《納米異質結構中的聲子輸運》是依託同濟大學，由李保文擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：納米異質結構中的聲子輸運
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：李保文
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
聲子-量子化的晶格振動-是半導體材料中熱的主要載體。現代電子器件主要由高密度多界面的納米結構組成。隨著微電子器件進一步的小型化和積體電路的高密度化，高密度熱量的產生和積聚成了微電子納米器件發展的一個瓶頸和障礙。因此，如何有效的散發這些熱量是目前微納電子器件面臨的最大挑戰。但是，納米尺度聲子如何透過異質界面的輸運是一個懸而未決的科學問題。已有的兩個理論DMM和AMM 理論都過於簡化，既沒有考慮納米介質的離散性也沒有考慮到系統的維度；更沒有考慮非線性效應如聲子和其他熱載體如電子的相互作用。所以實驗結果都與兩個模型的結果相差10-100倍。本項目將對聲子通過納米異質界面進行系統的理論和實驗研究：（1）考慮納米結構的離散性和有限尺度性建立一個新的聲子輸運理論；（2）研究界面的物理特徵，如粗糙性，界面的耦合強度等對聲子輸運的影響；（3）研究聲子/聲子和聲子/電子的相互作用對聲子輸運的影響。
結題摘要
本項目在實驗和理論上深入研究了界面熱阻問題，探討了聲子／聲子相互作用，聲子／電子相互作用對界面熱阻的影響機理及調控作用。建立了聲子輸運理論和發展具有納米解析度的探測界面熱阻的實驗技術從而解決科學和工程技術上懸而未決的難題：界面熱阻問題。取得代表性成果有：（1）搭建國內首台電子束自加熱系統用於測量低維材料本徵熱傳導及相應界面熱阻，空間解析度達到20納米左右；（2）提出了非平衡輸運係數和其對應守恆量擴散過程的聯繫理論，從而比較嚴格的證明了熱傳導係數和粘滯係數與能量擴散以及動量擴散在微觀上的一一對應關係，使兩個不同領域的研究有機的結合了起來；（3）提出了一種新的界面處電子-聲子直接相互作用的模型，並在實驗中得到驗證；（4）發現結構的不對稱性使得不同方向上聲子能量輸運的局域化程度不一樣，從而使得兩個方向的聲子穿透率及熱流輸運情況不一樣，並以此為基礎，從理論和實驗兩個方面，發現了異質結構界面的熱整流效應。 本項目執行期間共發表SCI論文54篇。共培養57名研究生，其中16名（包括6名博士）研究生順利畢業。
