多晶硅烯中跨晶界热输运的多尺度模拟
计算物理
2019-06-12 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
在通过常规化学气相沉积（CVD）技术制备大规模硅烯的过程中，极有可能产生多晶薄膜，且沿晶界存在的 Kapitza 热阻会导致其热性质发生显著变化。本研究通过多尺度方法评估了多晶硅烯中的热输运。采用非平衡分子动力学模拟（NEMD）评估硅烯中各种构建晶界的界面热阻，并考察拉伸应变与平均温度对界面热阻的影响。随后，考虑晶粒尺寸与拉伸应变的影响研究了多晶硅烯的有效热导率。我们的结果表明，利用 Tersoff 与 Stillinger-Weber 原子间势分别估算的室温下晶界 Kapitza 电导平均值约为 2.56*10^9 W/m2K 与 2.46*10^9 W/m2K。此外，尽管平均温度的升高不改变 Kapitza 阻，但可通过施加应变调控界面热阻。进一步发现，通过调节多晶硅烯的晶粒尺寸，其热导率可被调制达一个数量级。
引用
@article{arxiv.1901.00639,
title = {Thermal transport across grain boundaries in polycrystalline silicene: a multiscale modeling},
author = {Maryam Khalkhali and Ali Rajabpour and Farhad Khoeini},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.00639},
year = {2019}
}
备注
24 pages, 11 figures