石墨烯热导率调控以及声子二极管的研究

Graphene, one-atom-thick planar sheets of sp2-bonded carbon atoms, has recently become the focus of scientific community due to its unique electronic, optical and thermal properties, and its potential to become the mainstream semiconductor materials in future device fabrications. The thermal properties of graphene are important for both fundamental understanding of the underlying physics in low dimensional system and applications of graphene in semiconductor industries.?This proposal suggests a systemic research on the thermal transport properties in graphene/graphene nanoribbon.Fistly, we will research on the size dependence of thermal conductivity and how to modulate the thermal conductivity by physical methods.Secondly, we will research on how to realize the thermal rectification in asymmetric graphene structures.?This proposal plan to implement some interesting works in the fundamental understanding and application of graphene.

厚度仅为一个原子的二维材料石墨烯由于具有新奇的电学,光学和热学等物理特性和在半导体工业的潜在广泛应用而成为当今科学研究的热门课题之一。对于石墨烯/石墨烯纳米带热学性质的研究不仅有助于理解低维结构热学特性的基础问题，而且可以探索石墨烯/石墨烯纳米带的潜在应用。本项目建议系统地研究石墨烯/石墨烯纳米带热传导特性，包括：1)研究石墨烯/石墨烯纳米带随尺寸的关系，通过物理方法调制石墨烯/石墨烯纳米带的热导率；2)研究如何利用非对称的石墨烯/石墨烯纳米带实现和提高热整流效应，即实现热量的单向传递。本项目力图在石墨烯热传导的基础及应用研究上做出原创性的贡献。

纳米材料和纳米结构的体块材料是当今科学研究的热门领域之一。因为他们不仅具有新奇的传热学特性，而且这些新特性在微/纳电子工业能源材料等领域具有潜在的广泛应用。本项目对于石墨烯、硅、铝和二聚并三噻吩的纳米结构传热学性质进行深入的模拟和理论研究，尝试探究纳米结构传热学特性的一些基础问题。本项目已完成的具体研究内容包括：1）纳米结构热输运的综述；2）石墨烯声子晶体的热导率研究；3）硅声子晶体的热导率和热电性质研究；4）弯曲方法对纳米线热导率的调制；5）有机纳米结构体块材料二聚并三噻吩的热电性质研究；6）铝/硅界面热导的研究。本项目在纳米材料和纳米结构材料的传热学基础研究领域做出了前沿的原创性工作。