石墨烯熱學(xué)特性的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、石墨烯自2004年發(fā)現(xiàn)以來，就成為近十年來的研究熱點。石墨烯具有各種優(yōu)異的性質(zhì)，特別是高的熱導(dǎo)率，這就使得石墨烯能夠作為一種熱管理材料用于微納電子元器件中。石墨烯在微納電子技術(shù)方面廣闊的應(yīng)用前景需要對石墨烯的導(dǎo)熱行為進(jìn)行更加深刻廣泛的基礎(chǔ)研究。本文采用分子動力學(xué)模擬的方法，對石墨烯的熱學(xué)特性進(jìn)行研究。
　　首先，對石墨烯熱導(dǎo)率影響因素進(jìn)行研究。在比較了不同手性和不同尺寸的石墨烯熱導(dǎo)率之后發(fā)現(xiàn)，鋸齒型的石墨烯具有更高的熱導(dǎo)率，同時石

2、墨烯的熱導(dǎo)率隨著寬度和長度的增加而增加。在研究了含缺陷石墨烯的熱導(dǎo)率之后發(fā)現(xiàn)，石墨烯的熱導(dǎo)率會隨著缺陷濃度的升高而減小，且吸附氫原子對于石墨烯的熱導(dǎo)率影響最小。含缺陷不同手性的石墨烯的熱導(dǎo)率之間的差異隨著缺陷濃度升高而減小。
　　其次，研究了石墨烯表面修飾鎳原子之后的熱學(xué)特性。由于鎳原子和碳原子之間的作用，表面修飾鎳原子之后會降低石墨烯的熱導(dǎo)率，但是石墨烯鍍鎳之后的熱導(dǎo)率也會隨著寬度和長度的增加而增加。隨著缺陷濃度的升高，石墨烯鍍

3、鎳之后的熱導(dǎo)率與石墨烯熱導(dǎo)率之間的差值在減小。
　　再次，對石墨烯拉伸變形的熱學(xué)特性進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn)石墨烯的熱導(dǎo)率隨著拉伸應(yīng)變的增加而減小，這是由于拉伸之后石墨烯鍵長變長，影響了石墨烯中原子的振動功率譜。同時不同方向的拉伸變形對于石墨烯熱導(dǎo)率影響不一樣。
　　最后，研究了金屬/石墨烯納米結(jié)構(gòu)的界面熱導(dǎo)。銅/水平石墨烯的界面熱導(dǎo)大于銅/垂直石墨烯的界面熱導(dǎo)。銅/垂直石墨烯的界面熱導(dǎo)隨著石墨烯層數(shù)的增加而降低。比較了鎳，銅，金