عنوان پایان‌نامه
انتقال حرارت در نانو ساختارهای سیلیسینی:رهیافت دینامیک مولکولی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2879;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66743
- تاریخ دفاع
- ۱۰ دی ۱۳۹۳
- دانشجو
- مصطفی ولدخانی
- استاد راهنما
- فرشاد کوثری, سید مهدی واعظ علائی
- چکیده
- سامانه های سیلیکونی در ابزارهای الکترونیکی رو به کوچک شدن می‌روند و در اینجاست که ساختارهای دوبعدی مثل گرافین و سیلیسین می‌توانند مورد استفاده فراوان قرار گیرند. از طرف دیگر سیلیسین می تواند همخوانی خوبی با پایه سیلیکونی این ساختارها داشته باشد و می‌تواند در حل این مشکل کمک بسزایی کند. در این پایان‌نامه هدایت حرارتی در نانوساختارهای سیلیسینی به روش دینامیک مولکولی غیرتعادلی موردبررسی قرار گرفته است. برای توصیف برهمکنش سلیسین در این شبیه سازی ها از پتانسیل MEAM استفاده شده است. ضریب هدایت حرارتی سیلیسین تک‌لایه و دولایه محاسبه و اثر اعمال تنش بر هدایت حرارتی این نانوساختارها مورد بررسی قرار گرفته. مشاهده شد هر دوساختار در محدوده کرنش‌های کوچک مقداری افزایش در ضریب هدایت حرارتی را تجربه می‌کنند و با افزایش کرنش ضریب هدایت حرارتی افت پیدا می‌کند . ضریب هدایت حرارتی برای سیلیسین تک‌لایه مقدار 38 W/mK و برای سیلیسین دولایه مقدار 83 W/mK بدست آمده است که نشان می‌دهد هدایت حرارتی سیلیسین دولایه بهتر از حالت تک‌لایه است. با بررسی یکسوسازی حرارتی فصل مشترک سیلیسین تک‌لایه و دولایه، نیز یکسوسازی قابل توجه‌ی در ابعاد کوچک بدست آمد ولی با افزایش طول ورقه سیلیسین از مقدار یکسوسازی کاسته می‌شود بطوری‌که برای ابعاد بزرگتر از صد نانومتر یکسوسازی مشاهده نمی‌شود. کلمات کلیدی: سیلیسین، سیلیسین دولایه، انتقال حرارت مقیاس نانو، شبیه‌سازی دینامیک مولکولی، یکسوسازی حرارتی، طیف توانی
- Abstract
- The trend of manufacturing nanoscale silicon base nanoelectronic devices has motivated the usage of two-dimensional nanostructures, such as graphene and silicene. Nevertheless, the compatibility between silicene and silicon base electronic chips, makes it more feasible. In this thesis, using non-equilibrium molecular dynamics simulations, thermal conductivity of two-dimentional silicon nanostructures was investigated. The MEAM interacting potential has been chosen for describing silicone-silicon interactions. Thermal conductivity of monolayer and bilayer silicene was measured and the effect of strain on their thermal conductivities was investigated. In both cases, the thermal conductivities slightly increased by exerting small values of strains, up to a maximum, and then in larger strain magnitudes they monotonically decreased. The measured thermal conductivity of monolayer and bilayer silicene were 38 W/mK and 83 W/mK, respectively, indicating the better heat conductance in bilayer case. Studies on thermal rectification of the hybrid of monolayer/bilayer silicene showed the existence of considerable thermal rectification in small system sizes, but for the systems larger than 100nm, the observed thermal rectification was not considerable. Key words; silicene, bilayer silicene, thermal transport in nano scale, molecular dynamics simulations, thermal rectification, power spectrum.
