纳米NiAl-Ni和Ni_3Al-Ni合金的低温电阻特性

为了深入理解纳米Al-Ni合金低温下的电子输运过程,使用自主研发的电磁感应加热-自悬浮定向流法制备出Al,Ni和Al-Ni纳米合金粉末,并采用真空热压设备将纳米粉末压制成纳米晶块体,利用自主搭建的低温热电测量系统研究了Al-Ni纳米合金的电阻率随温度(8～300K)的变化规律。研究结果表明:AlNi纳米合金由于形成有序晶相而仍然与Al,Ni纳米晶一样,电阻率随温度的降低而降低。纳米Ni_3Al-Ni和NiAl-Ni在居里温度点附近出现了电阻率随温度变化的极大值点,因为单质Ni的影响,Ni_3Al-Ni的居里温度比粗晶Ni_3Al提高了20K。由于磁子-电子散射作用和声子-电子散射作用,纳米Ni_3Al-Ni,NiAl-Ni和Ni的电阻率在低温下(8～40K)与温度呈T2和T4关系。

半导体异质结的界面热阻模型研究

本研究提出了一种考虑声子界面透射与散射、过渡层内部声子散射,以及过渡层残余应力耦合作用的异质结等效界面热阻模型。基于该模型计算了两种典型GaN/AlN/Si半导体异质结样品的等效界面热阻,在所研究的温度下模型预测值与实验结果符合良好。根据模型预测结果,分析了不同过渡层厚度与温度下,主导等效界面热阻的声子散射机制。结果表明,过渡层内部的声子–晶界散射起主导作用,同时过渡层内的残余应力也会对等效界面热阻产生显著影响。

考虑界面散射的金属纳米线热导率修正

理论分析了声子和电子输运对Cu,Ag金属纳米线热导率的贡献.采用镶嵌原子作用势模型描述纳米尺寸下金属原子间的相互作用,应用平衡分子动力学方法和Green-Kubo函数模拟了金属纳米线的声子热导率;采用玻尔兹曼输运理论和Wiedemann-Franz定律计算电子热导率;并通过散射失配模型和Mayadas-Shatzkes模型引入晶界散射的影响.在此基础上,考察分析了纳米线尺度和温度的影响.研究结果表明:Cu,Ag纳米线热导率的变化规律相似;电子输运对金属纳米线的导热占主导地位,而声子热导率的贡献也不容忽视;晶界散射导致热导率减小,尤其对电子热导率作用显著;纳米线总热导率随着温度的升高而降低;随着截面尺寸减小而减小,但声子热导率所占份额有所增加.

考虑晶粒尺寸效应的超薄(10-50 nm)Cu电阻率模型研究

结合Marom模型与实验数据,给出了晶粒尺寸与金属薄膜厚度的关系式.基于已有的理论模型,针对厚度为10-50 nm Cu薄膜,考虑到表面散射与晶界散射以及电阻率晶粒尺寸效应,提出一种简化电阻率解析模型.结果表明,在10-20 nm薄膜厚度范围内,考虑晶粒尺寸效应后的简化模型与现有实验数据符合得更好.相对于Lim,Wang与Marom模型,所提模型的相对标准差分别降低74.24%,54.85%,78.29%.

P型多晶金刚石薄膜压阻效应的研究

结合Mayadas Shatzkes多晶模型 ,对硼掺杂多晶金刚石薄膜的压阻效应进行了分析和讨论 .结果认为 ,价带分裂和晶界散射的联合作用是导致P型多晶金刚石薄膜具有显著压阻效应的主要原因 .推导出考虑晶界散射时压阻因子的近似计算公式 ,计算结果与实际情况相符 .

多晶块材热电材料Seebeck系数的晶粒尺寸效应

基于Boltzmann输运方程,在考虑晶界散射效应并将晶界散射作为电子输运边界条件的基础上,建立了多晶块材热电材料的Seebeck系数的理论预测模型.进而研究了多晶块材热电材料的Seebeck系数晶粒尺寸效应,探讨了透射率、温度和平均自由程等对Seebeck系数的影响.结果表明,本文的理论模型能有效预测多晶块材热电材料的Seebeck系数的晶粒尺寸效应,且与相关实验结果具有较好的一致性.透射率、温度以及平均自由程等对Seebeck系数的晶粒尺寸效应也存在明显的影响.