《半導體納米尺度熱信息器件計算設計及聲子調控》是依託湖南大學，由周五星擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：半導體納米尺度熱信息器件計算設計及聲子調控
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周五星
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
熱信息器件是一種利用熱量作為基本載體，進行信息處理和傳輸的功能器件。近年來，隨著各種熱信息器件相繼被提出，如熱整流器、熱電晶體、熱存儲器和熱邏輯門等，熱信息處理已經受到眾多科學家的廣泛關注，並正在成為一個新興的研究領域。目前關於熱信息器件的研究大多是根據聲子能譜匹配程度不同而設計的，而從聲子波動性角度出發設計熱信息器件的研究工作還鮮有報導。本項目將以第一性原理計算結合非平衡格林函式輸運理論為基礎，結合晶格動力學和分子動力學方法，從理論上設計具有優異性能的納米尺度熱信息器件，並通過聲子工程進行性能調控。重點研究內容如下：（1）從聲子波動性的角度出發，利用聲子全反射、聲子干涉等波動特性，根據計算設計具有優異性能的納米尺度熱整流器件和熱電晶體。（2）通過借鑑聲子晶體調控聲波，光子晶體控制光波的方法，利用納米尺度聲子晶體對熱流實現精準控制，進而設計出能控制熱能流向的熱波導器件。
結題摘要
近年來，隨著各種熱信息器件相繼被提出，熱信息處理已經受到眾多科學家的廣泛關注，並正在成為一個新興的研究領域。深入理解納米尺度器件和結構中聲子輸運性質以及相應的微觀機制，對熱信息器件的設計至關重要。本項目以第一性原理計算結合非平衡格林函式方法為基礎，結合分子動力學方法和玻爾茲曼輸運理論，系統地研究了范德華異質結和范德華超晶格中的聲子輸運性質以及對熱電性質的調控；研究無定形材料中聲子輸運機制；探索分子器件中熱電轉換的新機制；並設計出了石墨烯基單原子層熱超構材料實現對熱流的控制。在本項目資助下，項目執行期間已在國際有影響的SCI 源刊上發表論文8篇，較好地完成了研究計畫。
