基于蒙特卡洛法的硅纳米线热导率研究

作     者：王赞 陈云飞 贺赟晖 陈敏华 Wang Zan;Chen Yunfei;He Yunhui;Chen Minhua

作者机构：东南大学机械工程学院南京211198 东南大学MEMS教育部重点实验室南京211198 

出 版 物：《东南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Southeast University：Natural Science Edition)

年 卷 期：2009年第39卷第2期

页      面：245-249页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(50676019 50776017) 

主　　题：蒙特卡洛 声子 热导率 纳米线 

摘      要：声子在纳米尺度下的输运需要考虑量子效应与边界效应,通过解析方法获得其传输特性比较困难,采用蒙特卡洛方法（Monte Carlo,MC）构建了声子在体态硅与硅纳米线结构中的输运模型,简化了边界散射的选择机制与处理方法.在15-1 000K的温度范围内,对体态硅的热导率进行了模拟,验证了MC模型对本征散射处理方法的正确性,进而模拟了等效直径为22,37与56nm的硅纳米线在15-315K温度范围内的热导率,37和56nm硅纳米线热导率与实验值符合较好,22nm硅纳米线热导率比实验值偏大.分析认为随着等效半径的减小,声子色散曲线发生改变,迟豫时间减小,声子发生边界散射的频率增加,导致热阻增大.基于以上分析,通过对边界散射迟豫时间的修正,获得了与实验值较为一致的模拟结果.