離子輻照對(duì)石墨烯熱導(dǎo)率的影響.pdf

1、石墨烯作為典型的二維納米材料，具有優(yōu)異的力、熱、光、電、磁等特性，自2004年成功制備以來，一直是凝聚態(tài)物理和材料領(lǐng)域最受關(guān)注的材料之一。石墨烯的性質(zhì)可以通過施加外場、應(yīng)力、量子剪裁和納米復(fù)合等多種手段進(jìn)行調(diào)制，基于各種調(diào)制手段對(duì)其性能的提升是其研究的重要方向。其中，通過缺陷即所謂的缺陷工程來調(diào)制石墨烯的電熱等性質(zhì)是凝聚態(tài)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本文采用非平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)方法，重點(diǎn)研究了缺陷對(duì)石墨烯熱學(xué)性質(zhì)的調(diào)制作用。首先采用離子輻射的方式，形

2、成缺陷結(jié)構(gòu)，研究了缺陷形成的力學(xué)規(guī)律，在此基礎(chǔ)上研究了缺陷對(duì)石墨烯熱導(dǎo)率的影響，并進(jìn)一步建立輻照離子能量、劑量、入射角度與熱導(dǎo)率之間的調(diào)制規(guī)律。主要開展了如下工作：
　?。?）輻照能量與石墨烯缺陷的形成關(guān)系。首先采用單個(gè)離子輻照石墨烯，隨著入射離子能量的改變，模擬產(chǎn)生四個(gè)隨機(jī)事件：吸附、反彈、缺陷和穿透，通過對(duì)大量入射事件的統(tǒng)計(jì)研究，得到四個(gè)事件的發(fā)生概率與入射離子能量之間的關(guān)系。
　?。?）輻照離子劑量對(duì)石墨烯熱導(dǎo)率的影響

3、。結(jié)果顯示，在任一確定的入射離子能量下，石墨烯條帶的熱導(dǎo)率隨著入射離子劑量的增大而減小。并且隨著入射離子能量的增加，不同離子劑量對(duì)石墨烯熱導(dǎo)率的影響非常類似，熱導(dǎo)率的升高或者降低與吸附原子及缺陷的數(shù)目密切相關(guān)（其中反彈和穿透事件對(duì)石墨烯條帶熱導(dǎo)率不產(chǎn)生影響），計(jì)算結(jié)果還表明無論是吸附原子還是空位缺陷，熱導(dǎo)率都隨著缺陷或吸附原子的濃度增加先迅速降低，而后緩慢降低，且在相同的濃度下，空位對(duì)石墨烯熱導(dǎo)率的抑制作用要明顯強(qiáng)于吸附原子。