石墨烯的聲子熱學性質(zhì)研究

編號：NMJS05483

篇名：石墨烯的聲子熱學性質(zhì)研究

作者：葉振強； 曹炳陽； 過增元；

關(guān)鍵詞：石墨烯； 聲子弛豫時間； 簡正模式分解法； 分子動力學模擬；

機構(gòu)： 清華大學工程力學系熱科學與動力工程教育部重點實驗室；

摘要： 聲子是石墨烯導熱過程中的主要載體,而聲子的弛豫時間又是其中最基本、最重要的物理量.本文采用簡正模式分解法研究了石墨烯聲子的弛豫時間,并且借此分析了不同聲子在導熱過程中的貢獻.該方法通過平衡分子動力學模擬實現(xiàn),首先通過模擬得到單個聲子的能量自相關(guān)函數(shù)衰減曲線,并進一步采用擬合和積分兩種方法得到單個聲子的弛豫時間.然后,研究了弛豫時間與波矢、頻率和溫度的關(guān)系.結(jié)果發(fā)現(xiàn),弛豫時間隨波矢的變化與對應的色散關(guān)系相近,弛豫時間與頻率和溫度的關(guān)系符合理論模型:1/τ=νnTm,其中聲學支的n為1.56,而光學支結(jié)果較為發(fā)散,指數(shù)m對于不同聲子支結(jié)果略有不同.最后,還研究了不同頻率聲子對導熱的貢獻,發(fā)現(xiàn)低頻聲子在態(tài)密度上占有絕對優(yōu)勢,并且其弛豫時間整體高于高頻聲子,所以低頻聲子對導熱的貢獻占據(jù)主導地位.