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电声耦合效应对热界面材料导热性能影响的研究进展

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功能材料 2021年第1期52卷 1001-1010,1016页

作者：陈于中宋成轶上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室材料科学与工程学院上海200240

随着摩尔定律的发展,在半导体器件、电池和生物医药器件尺度减小,结构精细,元器件的功率密度提高的趋势下,其对热界面材料的性能要求逐渐提高。微纳结构设计对材料的工作效率和使用寿命有很大影响。因此科研人员使用新的合成方案,结构设... 详细信息

随着摩尔定律的发展,在半导体器件、电池和生物医药器件尺度减小,结构精细,元器件的功率密度提高的趋势下,其对热界面材料的性能要求逐渐提高。微纳结构设计对材料的工作效率和使用寿命有很大影响。因此科研人员使用新的合成方案,结构设计,模拟及测量方法来改进热界面材料并提高电子器件的耐用持久性。本文综述了热界面材料的研究现状,分类总结了现有的几种热界面材料,如单一类型的热界面材料、含金属的热界面材料、无机-聚合物复合热界面材料等,详细介绍了应用电声耦合机理阐述微米纳米尺度复合材料热输运的进展,包括金属-金属界面、金属-非金属界面晶格振动、电子-声子耦合机制对微观热导率的影响,以及这些理论在钙钛矿电池、热界面材料设计和制备过程中的应用,以及测量界面热导率的设备和方法,如时域热反射测量系统、3ω法等,并展望了其未来发展方向。

关键词：热界面材料电声耦合热导率界面热导热测量

石墨炔与锡烯层状体系的形变势和电声耦合及载流子传输理论研究

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物理化学学报 2018年第9期34卷 961-976页

作者：奚晋扬中村悠马赵天琦王冬帅志刚上海大学材料基因组工程研究院上海200444 清华大学化学系有机光电子与分子工程教育部重点实验室北京100084

我们对sp+sp^2杂化的碳同素异形体—石墨炔,以及锡烯等层状体系的电子结构、形变势、电声耦合和电荷输运性质进行了回顾。有些二维石墨炔具有类似石墨烯的狄拉克锥,同时石墨炔电子结构可通过将其沿不同方向裁剪成不同宽度一维纳米带来... 详细信息

我们对sp+sp^2杂化的碳同素异形体—石墨炔,以及锡烯等层状体系的电子结构、形变势、电声耦合和电荷输运性质进行了回顾。有些二维石墨炔具有类似石墨烯的狄拉克锥,同时石墨炔电子结构可通过将其沿不同方向裁剪成不同宽度一维纳米带来调节。采用玻尔兹曼输运方程和形变势近似,结合第一性原理计算,我们预测石墨炔电荷载流子室温迁移率可达10~4–10~5 cm2?V^(-1)?s^(-1),尤其6,6,12-石墨炔,因有两个狄拉克锥及比石墨烯弱的电声耦合,其室温迁移率甚至能高于石墨烯。因此具有独特电子结构和高迁移率的石墨炔能成为继石墨烯之后未来的纳米电子器件材料。此外我们着重分析了形变势方法的适用性:密度泛函微扰理论和瓦尼尔插值技术能精确计算任意波矢和模式的声子对载流子散射,该方法在石墨烯和石墨炔上的运用表明二维平面碳材料中对载流子输运起主导作用的是长波长纵声学声子散射,因而形变势方法是适用的;但通过对锡烯等二维非平面buckling结构的材料声子散射和迁移率的计算,发现此类不具备σh对称性的材料有较强的面外声子散射和横声学声子谷间散射,使得常用的形变势失效。

关键词：石墨炔锡烯电子结构形变势电声耦合迁移率

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电声耦合对半导体电学和热学性质影响的研究

电声耦合对半导体电学和热学性质影响的研究

作者：周文江华中科技大学

学位级别：硕士

近年来,单晶硒化亚锡拥有极高的热电转换效率,二维材料黑磷烯具有优异的电学性质,吸引了广泛关注。本文基于密度泛函理论,通过求解玻尔兹曼方程,研究了高温相硒化亚锡(β-SnSe)电和热输运性质,以及磷烯电输运性质。研究内容如下:研究了... 详细信息

近年来,单晶硒化亚锡拥有极高的热电转换效率,二维材料黑磷烯具有优异的电学性质,吸引了广泛关注。本文基于密度泛函理论,通过求解玻尔兹曼方程,研究了高温相硒化亚锡(β-SnSe)电和热输运性质,以及磷烯电输运性质。研究内容如下:研究了β-SnSe在电声耦合作用下的电输运性质。使用有限温度方法,去除基于传统第一性原理方法计算β-SnSe时产生的声子虚频,得到准确的电声耦合矩阵元和散射率。结果表明,谷间散射会增强电声散射率,尤其是对于声学声子参与的过程。由于能带非抛物性等因素影响,β-SnSe在不同晶格方向的迁移率与温度关系在T到T之间,其下降速率快于经典的T关系。此外,自由程(Mean free paths,MFPs)在2～10 nm之间的载流子对功率因子起主要贡献作用。研究了电声耦合、三声子以及高阶四声子散射对β-SnSe声子热输运的影响。结果表明,四声子与三声子散射率相当,电声散射可以忽略不计。考虑四声子后,预测声子热导率下降18%～49%,与实验测量更吻合。此外,MFPs在100 nm以下的声子对传热起主要贡献作用,当纳米化SnSe的晶界尺寸减小到10 nm时,这能够减小声子热导率,且几乎不会牺牲电输运性质,从而能增强热电转换效率。研究了磷烯在电声耦合作用下的空穴输运性质。分析表明,面外声学(ZA)声子对其输运有着重要影响,当忽略频率在0.02 cm以下的声子散射时,ZA声子的散射率下降约4个数量级,迁移率增加约14倍。本文对β-SnSe电和热输运的研究为增强其热电性能提供了参考,对磷烯电声散射的研究促进了对其电子输运的理解。

关键词：第一性原理计算玻尔兹曼方程电声耦合 β-SnSe 黑磷烯电输运热输运

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电声耦合对单层Bucky葱的影响

中国科学（A辑） 1995年第7期25卷 719-724页

作者：王志坚韩汝珊曹志良王义李文铸浙江大学物理系杭州310027 北京大学物理系北京100871 中国工程物理研究院北京100088

研究单层Bucky葱中电子与晶格振动耦合对其结构和电子结构的影响,发现单层Bucky葱上普遍地存在着结构畸变、电子结构的畸变和对称性的变化。利用Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型研究单层Bucky葱上的Peierls不稳定性,得到主要结论如下:(1... 详细信息

研究单层Bucky葱中电子与晶格振动耦合对其结构和电子结构的影响,发现单层Bucky葱上普遍地存在着结构畸变、电子结构的畸变和对称性的变化。利用Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型研究单层Bucky葱上的Peierls不稳定性,得到主要结论如下:(1)金属型的单层Bucky葱上存在结构和电子结构畸变,对称性降低并出现能隙,使之转变成窄带隙型半导体;(2)在宽带隙型的单层Bucky葱上也存在结构和电子结构的畸变,但体系的对称性没有改变,电子结构特征也没有改变;(3)这些畸变量在不同类型的Bucky葱上表现出不同的特征,但都随着单层Bucky葱体系的增大而逐渐减小;(4)宽带隙半导体类有较高的热力学和动力学的稳定性;(5)Peierls不稳定性导致的结构和电子结构的畸变不改变原来定性的结论。

关键词：布基洋葱电声耦合结构畸变电子结构

混晶GaAs_(1-x)P_x(Te)深中心的电声耦合和光电特性

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科学通报 1991年第17期36卷 1294-1297页

作者：周必忠林东海黄景昭陈世帛厦门大学物理系厦门361005

一、引言近年来,Ⅲ—Ⅴ族化合物混晶半导体中施主杂质(如Al_xGa_(1-x)As中Ge、Si、Sn和GaAs_(1-x)P_x中S、Se、Te等)形成的深中心(DX中心)的某些奇特行为引起人们广泛关注。虽然这些材料的基质和杂质的类型不同,但深中心的特性相似,例... 详细信息

一、引言近年来,Ⅲ—Ⅴ族化合物混晶半导体中施主杂质(如Al_xGa_(1-x)As中Ge、Si、Sn和GaAs_(1-x)P_x中S、Se、Te等)形成的深中心(DX中心)的某些奇特行为引起人们广泛关注。虽然这些材料的基质和杂质的类型不同,但深中心的特性相似,例如它们在禁带中引入一个浅能级和一个或几个深能级,深能级的浓度很大(可接近掺杂施主浓度);

关键词：混晶半导体 GaAsP(Te) 电声耦合

YBa2Cu3O7-δ体系的电声耦合常数研究

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低温物理学报 1989年第1期11卷 74-76页

作者：孙吟龙,刘福绥北京大学物理系北京大学物理系

通过数值计算,本文发现YBCO体系的超导电声耦合常数λ和输运电声耦合常数λtr有较大的差别,(λ-λtr)/λtr可达1.15。这一差别是来自于弱的电荷屏蔽。

关键词：原胞输运屏蔽势电声耦合 YBa2Cu3O 耦合常数

GaAs_(0.6)P_(0.4):Te深中心的电声耦合与晶格弛豫

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发光学报 1990年第3期11卷 205-211页

作者：林东海周必忠黄景昭陈世帛厦门大学物理系

用DLTS技术结合光电容定态谱、瞬态谱、OITS谱研究了GaAs_(0.6)P_(0.4):Te深中心的光电性质和电声耦合作用,在GaAs_(0.6)P_(0.4):Te中检测到两种深中心(A和B中心),表观热激活能分别为0.20和0.40eV,光离化阀值分别为0.60和1.31eV。详细... 详细信息

用DLTS技术结合光电容定态谱、瞬态谱、OITS谱研究了GaAs_(0.6)P_(0.4):Te深中心的光电性质和电声耦合作用,在GaAs_(0.6)P_(0.4):Te中检测到两种深中心(A和B中心),表观热激活能分别为0.20和0.40eV,光离化阀值分别为0.60和1.31eV。详细研究了B中心的特性,测量了光离化截面谱的温度关系,发现有明显的声于展宽现象和晶格弛豫效应,并在低温(90K)观察到B中心的持续光电导效应。描绘出位形坐标图,说明了实验结果,较好地描述了B中心的特性,确认B中心属于DX中心。

关键词： GaAs1-xPx Te 深中心电声耦合

T_d对称性构型的C_4^(2+)分子的电声耦合及其对称性破缺的群论分析

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西北师范大学学报（自然科学版） 2013年第1期49卷 36-40,71页

作者：冯胜奇王仙枝方海韩山师范学院物理与电子工程系广东潮州521041 韩山师范学院计算机应用与技术系广东潮州521041

利用群论和对称性分析的方法探讨了具有Td对称性构型的C24+分子的声子态对称性、电声耦合及其对称性破缺与能级分裂等相关问题.首先研究了C24+分子的声子态对称性及其活跃声子态,发现C24+分子存在3种不同的声子态a1,e,t2,其中只有e,t2... 详细信息

利用群论和对称性分析的方法探讨了具有Td对称性构型的C24+分子的声子态对称性、电声耦合及其对称性破缺与能级分裂等相关问题.首先研究了C24+分子的声子态对称性及其活跃声子态,发现C24+分子存在3种不同的声子态a1,e,t2,其中只有e,t2是活跃声子态;随后探讨了系统声子间的耦合情况,结果表明,e-e与e-t2等声子间的耦合均能产生耦合声子态.最后研究了3种不同类型的杨-泰勒系统的对称性破缺方向与能级分裂,发现T■e系统的对称性破缺方向是Td→D2d,畸变后C24+分子的基态是D2d群下的A2;T■t2系统的对称性破缺方向是Td→C3v,畸变导致C24+分子的基态能级T1分裂为C3v群下的A2与E,其中A2是畸变后的系统基态;T■(e+t2)系统的对称性破缺方向是Td→C2v,畸变导致系统的基态能级T1分裂为3条,它们分别具有C2v群下的A2,B1与B2对称性,其中B2态是畸变后C24+分子的基态.

关键词：对称性声子态电声耦合对称性破缺能级分裂

Pu_4^+在D_(4h)结构下的红外-拉曼活性及电声耦合的群论分析

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河南师范大学学报（自然科学版） 2013年第2期41卷 43-47页

作者：方海冯胜奇韩山师范学院物理与电子工程系广东潮州521041

利用群论方法分析了Pu4+在D4h结构下振动模式,以及红外-拉曼活性,并且讨论了在以f轨道为基函数下可能存在的电声耦合及其杨-泰勒效应.结果表明,可能发生的杨-泰勒效应系统是Eub1g系统,或者Eub2g系统,或者Eu(b1g+b2g)系统.Eub1g... 详细信息

利用群论方法分析了Pu4+在D4h结构下振动模式,以及红外-拉曼活性,并且讨论了在以f轨道为基函数下可能存在的电声耦合及其杨-泰勒效应.结果表明,可能发生的杨-泰勒效应系统是Eub1g系统,或者Eub2g系统,或者Eu(b1g+b2g)系统.Eub1g畸变导致Pu4+分子从D4h的正方形结构降低到D2h对称性的菱形D2h结构,Eub2g畸变导致体系变化到矩形的D2h结构.这两种变化导致电子态从Eu分裂为B2u+B3u2个电子态.Eu(b1g+b2g)畸变导致体系变化到菱形的C2h结构,而电子态则分裂为2个Bu电子态.

关键词：振动模式红外拉曼电声耦合杨-泰勒效应对称性