低维纳米结构中声子输运性质的研究

论文摘要

近年来,半导体纳米器件进入了人们的视线,热导在控制这些器件的性能和稳定性等方面起着很重要的作用,因此纳米结构中的热输运性质的研究受到了极大关注,本文利用散射矩阵方法研究了量子线波导中声学声子输运和热导的性质。研究了部分重叠双封闭端量子波导在自由边界条件下声学声子的输运和热导性质。结果表明：由于结构的不连续,总的声学声子透射系数随着约化频率的变化关系表现为强烈的共振现象；当两端线高度同时变化时,禁止频率的数目等于两端线高度相对于主量子波导横向宽度的倍数；热导对端线高度的变化和重叠区域宽度变化都非常的敏感,并且随着温度的升高先减小后增加。研究了三端线的声学声子传输和热导率性质。我们发现：1)在上下端线重叠的三端子结构中,总的声学声子透射系数随着端线宽度的增加量子化台阶被破坏；温度较低时热导系数随结构参数的变化相对简单等；2)在上下端线不重叠的三端子结构中,由于激发模的产生,总传输系数在整数约化频率的时候发生跳跃；各个激发模所产生的温度条件不一样,温度越高,被激发的模越多,并且高阶模对热导的影响较小。研究表明：从研究的结构来看,声子传输和热导性质与不连续结构的形状和位置都有直接的关系；从研究的环境来看,声子传输和热导性质对量子线的温度环境相当敏感。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 低温下纳米结构中的热输运研究的背景和理论
• 1.2.1. 低维纳米结构中热输运性质的研究背景
• 1.2.2. 常见的低维纳米结构和材料中的热传输研究
• 1.2.3. 热输运性质的基本分析方法
• 1.3 本论文研究的内容、意义和方法
• 1.3.1 研究的内容
• 1.3.2 研究的意义
• 1.3.3 研究的方法
• 第二章 部分重叠双封闭端量子波导中的声子输运性质
• 2.1 引言
• 2.2 模型和公式
• 2.3 结果分析与讨论
• 2.3.1. 部分重叠双封闭端对声学声子透射系数的影响
• 2.3.2. 部分重叠双封闭端对热导的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 异侧重叠三封闭端量子波导中的声子传输性质
• 3.1 引言
• 3.2 模型与公式
• 3.3 结果分析和讨论
• 3.3.1 异侧重叠三封闭端对声学声子透射系数的影响
• 3.3.2 异侧重叠三封闭端对声学声子透射系数的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 异侧非重叠三封闭端量子波导中的声子输运性质
• 4.1 引言
• 4.2 模型和公式
• 4.3 结果分析和讨论
• 4.3.1 异侧非重叠三封闭端对声学声子透射系数的影响
• 4.3.2 异侧非重叠三封闭端对声学声子透射系数的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所发表的论文目录