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內容簡介

低維納米材料，如納米管，納米綫和石墨烯等材料是目前國際上的研究熱點。在納米器件的實際應用中，溫度控製是一個的重要課題。此外，聲子是晶格振動産生的準粒子，其在低維體係中的輸運行為與宏觀體係有著很大的區彆，錶現齣很多有趣的現象。因此係統介紹納米材料中的聲子熱傳導具有基礎研究意義以及實際應用的價值。本書針對這一熱點問題，係統介紹一維、二維納米材料的熱傳導性質，並詳細闡述常用的理論、計算及實驗研究方法。

目錄

序
前言

第1章 晶格振動與熱傳導的基本理論
1.1 晶格振動的經典理論
1.1.1 一維單原子鏈
1.1.2 一維雙原子鏈
1.2 晶格振動的量子理論
1.2.1 聲子的概念
1.2.2 品格比熱
1.3 熱導率
1.3.1 聲子熱導和傅裏葉定律
1.3.2 電子熱導
1.3.3 熱電勢
1.4 一維簡諧格點模型
1.5 一維非簡諧格點模型
參考文獻

第2章 二維材料的基本物理性質
2.1 石墨烯的基本物理
2.2 過渡金屬二硫族化閤物
2.3 黑磷
2.4 其他二維材料
2.4.1 矽烯
2.4.2 鍺烯
2.4.3 锡烯
2.4.4 二維氮化硼以及硼氮碳雜化材料
2.4.5 二維硒化鎵
參考文獻

第3章 一維材料熱傳導
3.1 納米管
3.1.1 碳納米管的高熱導率和尺寸效應
3.1.2 碳納米管中的反常熱擴散.
3.1.3 影響碳納米管熱導率的因素
3.1.4 納米管與熱整流
3.2 納米綫
3.2.1 幾何效應對熱輸運的影響
3.2.2 納米綫中的散射機製
3.2.3 同軸納米綫中的共振效應
3.3 一維高分子聚閤物
3.4 本章小結
參考文獻

第4章 二維材料熱傳導特性
4.1 石墨烯
4.1.1 石墨烯的熱導率
4.1.2 影響石墨烯熱導率的因素
4.1.3 應用
4.2 二硫化鉬的熱性質
4.2.1 二硫化鉬聲子譜
4.2.2 單層二硫化鉬的熱導率
4.2.3 模式貢獻及與石墨烯的比較
4.3 磷烯的品格熱導
4.3.1 磷烯的聲子性質.
4.3.2 磷烯的各嚮異性熱導率.
4.3.3 勢函數.
4.4 其他二維材料
4。4.1 氮化硼熱導率
4.4.2 矽烯材料熱性質
參考文獻

第5章 聲子非平衡格林函數方法
5.1 量子熱輸運
5.1.1 熱輸運：從經典到量子
5.1.2 量子熱導
5.2 聲子非平衡格林函數方法
5.2.1 聲子哈密頓量與簡諧近似
5.2.2 聲子熱流
5.2.3 局域聲子熱流
5.2.4 錶麵格林函數
5.2.5 聲子態密度
5.2.6 聲學求和規則與聲學支
5.2.7 聲子與電子格林函數方法的對比
5.3 聲子NEGF方法的應用
5.3.1 一維原子鏈
5.3.2 NEGF數值計算
5.3.3 實際體係的NEGF計算
5.4 本章小結
附錄
A.1 Dyso11方程.
A.2 小於自能函數
A.3 式(5.2.5 2)積分核的對稱性
參考文獻

第6章 分子動力學方法
6.1 分子動力學簡介
6.2 基本原理與模擬流程
6.2.1 基本概念
6.2.2 分子動力學模擬流程
6.2.3 勢函數
6.2.4 數值積分算法
6.2.5 量子修正
6.3 熱導率計算方法
6.3.1 非平衡態模擬.
6.3.2 衡態模擬
6.4 聲子相關性質計算
6.4.1 聲子態密度
6.4.2 聲子色散關係
6.4.3 聲子參與率
6.4.4 聲子群速度
6.4.5 聲子弛豫時間
參考文獻

第7章 玻爾茲曼方程輸運計算
7.1 晶格振動的基本屬性
7.1.1 聲子散射
7.1.2 第一性原理計算
7.2 聲子玻爾茲曼輸運方程
7.2.1 綫性化聲子玻爾茲曼方程
7.2.2 迭代求解聲子玻爾茲曼方程
7.2.3 Callaway模型
7.3 數值計算中的問題和處理
7.3.1 獨立三階力常數
7.3.2 三階力常數求和規則
7.3.3 □函數的處理
7.4 示例
7.4.1 GaN
7.4.2 復雜材料sk11tterudites
7.4.3 二維MoS2
7.4.4 閤金
7.4.5 納米綫
7.5 存在的挑戰和展望
參考文獻

第8章 散射矩陣方法在聲子熱傳導方麵的應用
8.1 低維量子結構中聲子熱輸運
8.2 理論與計算方法
8.2.1 彈性波理論
8.2.2 散射矩陣方法
8.2.3 朗道熱輸運理論
8.3 低維量子結構中低溫彈性熱輸運性質研究
8.3.1 二維量子結構中彈性熱輸運性質研究
8.3.2 三維量子結構中彈性熱輸運性質研究
8.3.3 六支低階振動模的熱輸運性質研究
8.3.4 含缺陷量子結構中低溫熱輸運性質的對比研究
8.4 總結
參考文獻

第9章 聲子熱傳導的模型研究
9.1 Kleme11s熱傳導模型
9.2 Callaway模型
9.3 石墨烯條帶熱導率
9.4 空位缺陷效應
參考文獻

第10章 非平衡聲子輸運的數學模型
10.1 玻爾茲曼輸運方程的推導及數學結果
10.2 傅裏葉定律
l0.3 熱導率：傅裏葉定律和非傅裏葉定律
10.3.1 擴散尺度
10.3.2 雙麯尺度
10.3.3 中間尺度
參考文獻

第11章 低維材料熱傳導測量技術及實驗進展
11.1 懸空微橋法
11.1.1 懸空微橋法背景.
11.1.2 懸空微橋法測量原理
11.1.3 懸空器件加工過程
11.1.4 懸空微橋法測量極限及誤差分析
11.1.5 懸空微橋法發展現狀
11.1.6 電子束自加熱法
11.2 拉曼測量法
11.2.1 拉曼測量二維材料熱導率
11.2.2 拉曼法測量一維材料熱導率
11.2.3 誤差分析
11.2.4 雙激光拉曼法
11.3 311法.。.
11.3.1 3w法用於塊體材料測量
11.3.2 3w法用於薄膜材料測量
11.3.3 3w法用於一維材料測量
11.3.4 測量電路
11.4 時域熱反射法
11.4.1 時域熱反射法實驗裝置
11.4.2 TDTR測量原理
11.4.3 TDTR溫度模型
11.5 熱掃描探針法
11.5.1 SThM基本原理
11.5.2 SThM探針類型
11.5.3 SThM測量模式
11.5.4 SThM熱傳遞通道分析
11.5.5 SThM的應用
11.6 有限元模擬法
11.6.1 物理模型
11.6.2 器件製備
11.6.3 模擬求解
11.6.4 誤差分析
11.7 其他測量方法
11.7.1 四電極自加熱法
11.7.2 “T”型短綫法
11.8 實驗進展
11.8.1 熱導率尺度效應
11.8.2 熱導率同位素效應
11.8.3 聲子學元器件
11.8.4 熱導率與聲子平均自由程
11.8.5 近場輻射
參考文獻

第12章 量子主方程方法
12.1 開放量子體係與熱輸運
12.1.1 開放量子體係
12.1.2 約化密度矩陣
12.2 量子主方程方法
12.2.1 Redfield量子主方程的推導
12.2.2 量子主方程的求解
12.2.3 熱輸運的計算
12.3 量子主方程的應用
12.3.1 聲子熱傳導
12.3.2 電子熱傳導
12.4 量子主方程方法的總結
參考文獻

第13章 新型熱功能器件
13.1 熱二極管
13.2 熱三極管和邏輯門
13.3 聲子計算機
13.4 熱屏蔽技術
參考文獻
索引
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