不可逆双谐振通道能量选择性电子制冷机热力学性能优化

建立了考虑线性热漏的不可逆双谐振通道能量选择性电子(energy selective election,ESE)制冷机模型,导出了制冷机制冷率和制冷系数的表达式,应用有限时间热力学理论研究了系统制冷率与制冷系数最优性能,通过数值计算,详细分析了热漏、能量宽度、能量间距等设计参数对ESE制冷机最优性能的影响。研究发现,系统的制冷率和制冷系数都会随热漏的增加而减小;给定能量间距时,制冷率和制冷系数都会随能量宽度的增加而先增大后减小,存在最优的能量宽度使制冷率或制冷系数达到最大值;给定能量宽度时,制冷率和制冷系数会随能量间距的增加而先增加后减小,存在最优的能量间距使制冷率或制冷系数达到最大值。合理地选取能量宽度、能量间距等参数,可以使不可逆的双谐振ESE制冷机设计于最大制冷率或最大制冷系数的状态。

双势垒InAs/InP纳米线异质结热电子制冷机

研究了具有不同温度和不同化学势的两个热库中电子通过一个双势垒InAs/InP纳米线异质结进行的传输.利用传输矩阵法得到了电子的传输概率,进而计算得到电子传输所产生的热流.通过数值计算给出了热电子制冷机的性能特征曲线.进一步分析了势垒宽度和势阱宽度对制冷机工作性能的影响.研究发现,当势阱宽度一定时,随着势垒宽度变大共振中心能级的位置变大,共振能级宽度变小,同一偏压对应的制冷率变小,相对制冷系数变大.当势垒宽度一定时,随着势阱宽度变大,同一偏压对应的相对制冷系数变小.当势垒和势阱宽度同时变化时,得到的曲线与势垒宽度一定势阱宽度变化时得到的曲线基本相似.这表明制冷率和相对制冷系数主要受势阱宽度变化的影响.

纳米线异质结构对电子制冷机性能的影响

研究了在具有不同温度和不同化学势的两个热库中电子通过一个三势垒纳米线异质结构进行传输的问题,利用传输矩阵法得到了电子的传输概率,进而算出了电子传输所产生的热流.通过数值计算绘出了电子制冷机的性能特征曲线.分析了偏压和异质结结构对制冷机性能的影响,重点讨论了中间势垒高度和宽度对电子传输概率、制冷率和制冷系数的影响.

能量选择性电子热机和制冷机的性能特征分析

针对不同热电子库组成的电子热机和制冷机系统,本文运用费米—狄拉克统计分布计算了在球坐标下两不同热电子库的净电子流密度随能量的分布函数,进而得到相应的热流.接着,计算了电子热机和制冷机各性能参数,数值模拟出该机的优化性能特征曲线.从而得到提高电子机工作性能的方法.

摇摆型棘齿热电子隧穿制冷

本文利用传输矩阵法数值模拟了电子在加入周期性正负偏压的双势垒("摇摆"棘齿)异质结中的传输特性,获得了两电子库间的净电流以及所伴随的净热流的表达式.进一步分析了净电流、净热流和制冷系数等性能参数的特征,获得的结果对介观热电子器件的研制有一定的理论指导意义.