含双T形量子结构的量子波导中声学声子输运和热导

采用散射矩阵方法, 研究了含双T形量子结构的量子波导中声学声子输运和热导性质. 结果表明: 在极低温度, 双T形量子结构能增强低温热导; 相反地, 在相对较高的温度范围, 双T形量子结构能降低低温热导. 而在整个低温范围内, 增加散射区域最窄处的宽度能增强低温热导. 计算结果表明可以通过调节含双T形量子结构的量子波导结构来调控声子的输运概率和热导. 关键词： 声学声子输运 热导 量子结构     

量子点调制的一维量子波导中声学声子输运和热导

利用散射矩阵方法,比较了被一维凸形量子点、凹形量子点调制的量子线中膨胀模的声子输运和热导性质. 研究结果表明: 声子的输运概率与热导受制于量子点几何结构,具有凸形量子点结构的量子线中声子输运概率与热导K_CV大于具有凹形量子点结构的量子线中声子输运概率与热导K_CC. 两者热导之比K_CV/K_CC依赖于一维量子点的具体结构,且随着温度及主量子线与量子点横截面的边长差Δ_SL的增加而增加. 两种具有不同散射结构的一维量子线中热输运性质的区别在于凸形量子点结构中膨胀模数量总是大于凹形量子点结构中膨胀模数量的缘故. 关键词： 声学声子输运 热导 量子结构     

多通道石墨纳米带中弹性声学声子输运和热导特性

采用非平衡格林函数方法, 在保持总的能量输出通道中石墨链数不变的条件下, 研究并比较了并列的石墨纳米带通道中弹性声学声子输运和热导特性. 结果表明, 能量输出通道的增加能降低每个能量输出通道的热导; 与能量输入热库最近的能量输出通道热导最大, 最远的能量输出通道热导最小; 中间能量输出通道的热导性质与并列的各输出通道的结构参数密切相关, 最近和最远的能量输出通道的热导性质仅与各自能量输出通道的结构参数有关; 粗糙边缘结构能有效调节各通道的热导; 总的热导性质与能量输出通道石墨链数、能量输出通道数以及边缘结构粗糙程度密切相关.     

低温下多通道量子结构中的弹性声子输运和热导

利用弹性近似模型和散射矩阵方法,研究了低温下多通道量子结构中的弹性声学声子输运的性质. 计算结果表明,对于低频声学声子,只要通道的横向宽度相同,各通道中最低阶模的透射概率几乎不受其他结构参数的影响,且其数值都接近于0.25;而高频声学声子在各通道中的透射概率与结构参数密切相关,不同通道中的透射概率不同;当温度非常低时,各通道的热导都接近于量子化热导π²k²_BT/(3h)的四分之一;随着温度的升高,各通道的热导增减 关键词： 声学声子输运 热导 量子结构     

结构缺陷对量子波导腔中热导的调控

利用散射矩阵方法和标量模型,研究了低温下可调缺陷对量子波导腔的热导的影响. 改变缺陷的参数能控制热导,缺陷的尺寸和位置能导致热导的改变,而且不同种类的缺陷也能导致热导随温度的变化. 关键词： 声学声子输运 热导 量子结构     

异侧非重叠三封闭端量子波导中的声子输运与热导

研究了异侧非重叠三封闭端量子波导中的声学声子传输和热导率性质.结果表明:由于激发模的产生,总传输系数在整数约化频率的时发生跳跃;各个激发模所产生的温度条件不一样,温度越高,被激发的模越多,并且高阶模对热导的影响较小;声子传输和热导性质与不连续结构的形状和位置有直接的关系,声子传输和热导性质对量子线的温度环境相当敏感.     

异侧非重叠三封闭端量子波导中的声子输运与热导

研究了异侧非重叠三封闭端量子波导中的声学声子传输和热导率性质。结果表明：由于激发模的产生,总传输系数在整数约化频率的时发生跳跃;各个激发模所产生的温度条件不一样,温度越高,被激发的模越多,并且高阶模对热导的影响较小;声子传输和热导性质与不连续结构的形状和位置有直接的关系,声子传输和热导性质对量子线的温度环境相当敏感。     

多空穴错位分布对石墨纳米带中热输运的影响

利用非平衡格林函数方法研究了石墨纳米带中三空穴错位分布对热输运性质的影响.研究结果发现:三空穴竖直并排结构对低频声子的散射较小,导致低温区域三空穴竖直并排时热导最大,而在高频区域,三空穴竖直并排结构对高频声子的散射较大,导致较高温度区域三空穴竖直并排时热导最小;三空穴的相对错位分布仅能较大幅度地调节面内声学模高频声子的透射概率,而三空穴的相对错位分布能较大幅度地调节垂直振动膜高频声子和低频声子的透射概率,导致三空穴的相对错位分布不仅能大幅调节面内声学模和垂直振动模的高温热导,也能大幅调节垂直振动模的低温热导.研究结果阐明了空穴位置不同的石墨纳米带的热导特性,为设计基于石墨纳米带的热输运量子器件提供了有效的理论依据.     

边界条件对介电量子波导中声子输运性质的影响

运用散射矩阵方法，研究了Neumann边界条件和Dirichlet边界条件在低温下对结构不连续的纳米结构中的声学声子输运系数的影响.数值结果表明，当边界条件不同时，声学声子输运系数会有极大的不同；在一定的结构条件下，由于声子模与模的耦合作用，出现了共振透射和禁止频带.     

多层异质结构中的声学声子输运

在连续弹性近似下，采用转移矩阵方法，研究了由不同含Al浓度的异质结(GaAs/Al_{xiGa1-xiAs)所构成的对称多层异质结构中的声学声子输运性质.结果表明：该结构中的声子透射谱具有与同组分厚度超晶格(GaAs/AlAs )不一样的特征，具体体现在透射曲线振荡幅度与频率等方面；声子透射谱特征与对称异质结构中AlxiGa1-xiAs层的含Al浓度xi(i表示对称轴两边的第i层)的分布有很大的关系，具体表现为：当xi随i的增加而递减时，透射谱线除主波谷外较平滑；而当xi随i的增加而递增时，透射谱振荡明显增大，且主波谷被分裂.声子透射系数还依赖于异质结组分层的厚度，尤其是AlxiGa1-xiAs的厚度.另外，异质结的层数对声子输运也产生一定的影响. 关键词： 输运 声子 异质结}     

Thermal conductance in a two-slit quantum waveguide

Using the scattering-matrix method, we investigate the thermal conductance in a two-slit quantum waveguide at low temperature. The results show that the total thermal conductance decreases monotonically with temperature increasing. Moreover, we find that the behaviours of the thermal conductance versus temperature are different for different types of slits.     

Different effect of evanescent modes on acoustic phonon transport in different types of a three-dimensional quantum wire

By the use of the scattering matrix method, we investigate the effect of evanescent modes on acoustic phonon transport and thermal conductance in both convex and concave type three-dimensional quantum wire. Our results show that the evanescent modes can enhance the transmission coefficient and the thermal conductance in the concave type three-dimensional quantum wire. However, for the convex type three-dimensional quantum wire, the evanescent modes can play adverse effect on the phonon transport. When the length of scattering region is large enough, for all types of three-dimensional quantum wire, the influence of evanescent modes on phonon transport becomes very weak.     

聚乙烯单链量子热输运的同位素效应

高分子导热材料的有效调控受到了日益广泛的关注.应用密度泛函理论(DFT)、中央插入延展(central insertion scheme,CIS)方法及非平衡格林函数(NEGF)理论,对包含432个原子、长18.533 nm的聚乙烯单链量子热输运的同位素效应进行了研究.计算结果表明,室温下长100 nm的纯12C聚乙烯单链的热导率理论上限高达314.1 W·m~(-1)·K~(-1);对于~(12)C聚乙烯单链,其他条件一定时,~(14)C掺杂引起的热导同位素效应比~(13)C更为显著;室温下纯~(12)C聚乙烯单链中~(14)C掺杂原子百分数为50%时同位素效应最显著,此时平均热导比未掺杂时下降了51%.这对探索聚乙烯材料热输运的同位素影响机理具有十分积极的意义.     

Thermal transport associated with ballistic phonons in asymmetric quantum structures

Using the scattering matrix method, we investigate the thermal conductance associated with ballistic phonons at low temperatures in asymmetric quantum structures. The results show that when the structure is an ideal quantum wire, the universal value π ² κ _B²(3h) can be observed at very low temperatures. However, for asymmetric quantum structure, the thermal conductance is less than the universal value π ² κ _B²(3h), even at T → 0. The results also show that the thermal conductance is strongly dependent on the transport direction. The rectification effect can be observed in the asymmetric structure and can be adjusted by changing the structural parameters. A brief analysis of these results is given.