一維非線性晶格鏈的不對稱熱傳導(dǎo)及硫化鉍本征空位缺陷研究.pdf

1、不同于三維體材料中的宏觀熱輸運性質(zhì)，低維體系中存在反常熱傳導(dǎo)現(xiàn)象，從微觀動力學角度解釋其物理機制成為近年來凝聚態(tài)物理的研究熱點之一。盡管至今仍然沒有一個完備的理論描述低維體系中的熱輸運性質(zhì)，但所發(fā)現(xiàn)的一些新奇的現(xiàn)象，如熱整流效應(yīng)、負微分熱阻等，為聲子學的研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。這些研究成果表明，人們可以在設(shè)計的聲子器件中調(diào)控聲子，如同電路中調(diào)控電子一樣。因此，設(shè)計和制備具有不同功能的聲子器件已成為近年來低維體系中熱輸運性質(zhì)的研究焦點。

2、r>　　本文采用非平衡分子動力學方法(NEMD)研究了兩種一維非線性晶格鏈（耦合了FK與FPU晶格的異質(zhì)鏈和線性質(zhì)量梯度下的FK同質(zhì)鏈）的不對稱熱傳導(dǎo)性質(zhì)，旨在討論系統(tǒng)界面耦合強度kint及體系大小N對系統(tǒng)不對稱熱傳導(dǎo)性質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種模型在引入一界面彈簧后，當熱浴溫差大于一定值時，熱整流方向發(fā)生反轉(zhuǎn)，表明體系僅需調(diào)節(jié)熱浴溫差就能進行熱整流方向的控制。系統(tǒng)中負微分熱阻的出現(xiàn)直接導(dǎo)致了熱整流的反轉(zhuǎn)。負微分熱阻是由于界面彈簧的存在所

3、導(dǎo)致，因此界面彈簧是導(dǎo)致熱整流反轉(zhuǎn)的根本原因。反轉(zhuǎn)前與反轉(zhuǎn)后的熱整流屬于兩種不同類型的不對稱熱傳導(dǎo)，且熱整流反轉(zhuǎn)與系統(tǒng)參數(shù)密切相關(guān)，只有在一定的界面耦合強度及一定大小的體系中才會出現(xiàn)熱整流反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。在特定的條件下，無需改變系統(tǒng)參數(shù)就能在原位控制熱整流方向，在聲子器件的設(shè)計等方面具有極大的應(yīng)用價值。
　　半導(dǎo)體光催化劑是新型的能源材料，帶隙為1.2-1.7eV的硫化鉍具有環(huán)境友好、高光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)點，已成為光電、熱電、傳感器等領(lǐng)域的

4、研究熱點。本征缺陷在納米材料的制備過程中較為常見，因此缺陷對材料性質(zhì)的影響十分重要。本文采用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理方法研究了半導(dǎo)體Bi2S3的本征空位缺陷對其電子結(jié)構(gòu)及光學性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，不同位的本征空位缺陷將導(dǎo)致Bi2S3的帶隙值有不同程度的改變，且S空位的Bi2S3的能帶結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了中間能級，這不僅使Bi2S3在可見光的響應(yīng)增強，還為Bi2S3中電子空位對提供了分離中心，減小其復(fù)合率。由于S空位的形成能較Bi空