21世纪理论物理及其交叉学科前沿丛书 纳米材料热传导
作者：段文晖，张刚 编著
出版时间： 2017年版
内容简介
低维纳米材料，如纳米管，纳米线和石墨烯等材料是目前国际上的研究热点。在纳米器件的实际应用中，温度控制是一个的重要课题。此外，声子是晶格振动产生的准粒子，其在低维体系中的输运行为与宏观体系有着很大的区别，表现出很多有趣的现象。因此系统介绍纳米材料中的声子热传导具有基础研究意义以及实际应用的价值。本书针对这一热点问题，系统介绍一维、二维纳米材料的热传导性质，并详细阐述常用的理论、计算及实验研究方法。
目录
序
前言
第1章 晶格振动与热传导的基本理论
1.1 晶格振动的经典理论
1.1.1 一维单原子链
1.1.2 一维双原子链
1.2 晶格振动的量子理论
1.2.1 声子的概念
1.2.2 品格比热
1.3 热导率
1.3.1 声子热导和傅里叶定律
1.3.2 电子热导
1.3.3 热电势
1.4 一维简谐格点模型
1.5 一维非简谐格点模型
参考文献
第2章 二维材料的基本物理性质
2.1 石墨烯的基本物理
2.2 过渡金属二硫族化合物
2.3 黑磷
2.4 其他二维材料
2.4.1 硅烯
2.4.2 锗烯
2.4.3 锡烯
2.4.4 二维氮化硼以及硼氮碳杂化材料
2.4.5 二维硒化镓
参考文献
第3章 一维材料热传导
3.1 纳米管
3.1.1 碳纳米管的高热导率和尺寸效应
3.1.2 碳纳米管中的反常热扩散.
3.1.3 影响碳纳米管热导率的因素
3.1.4 纳米管与热整流
3.2 纳米线
3.2.1 几何效应对热输运的影响
3.2.2 纳米线中的散射机制
3.2.3 同轴纳米线中的共振效应
3.3 一维高分子聚合物
3.4 本章小结
参考文献
第4章 二维材料热传导特性
4.1 石墨烯
4.1.1 石墨烯的热导率
4.1.2 影响石墨烯热导率的因素
4.1.3 应用
4.2 二硫化钼的热性质
4.2.1 二硫化钼声子谱
4.2.2 单层二硫化钼的热导率
4.2.3 模式贡献及与石墨烯的比较
4.3 磷烯的品格热导
4.3.1 磷烯的声子性质.
4.3.2 磷烯的各向异性热导率.
4.3.3 势函数.
4.4 其他二维材料
4。4.1 氮化硼热导率
4.4.2 硅烯材料热性质
参考文献
第5章 声子非平衡格林函数方法
5.1 量子热输运
5.1.1 热输运：从经典到量子
5.1.2 量子热导
5.2 声子非平衡格林函数方法
5.2.1 声子哈密顿量与简谐近似
5.2.2 声子热流
5.2.3 局域声子热流
5.2.4 表面格林函数
5.2.5 声子态密度
5.2.6 声学求和规则与声学支
5.2.7 声子与电子格林函数方法的对比
5.3 声子NEGF方法的应用
5.3.1 一维原子链
5.3.2 NEGF数值计算
5.3.3 实际体系的NEGF计算
5.4 本章小结
附录
A.1 Dyso11方程.
A.2 小于自能函数
A.3 式(5.2.5 2)积分核的对称性
参考文献
第6章 分子动力学方法
6.1 分子动力学简介
6.2 基本原理与模拟流程
6.2.1 基本概念
6.2.2 分子动力学模拟流程
6.2.3 势函数
6.2.4 数值积分算法
6.2.5 量子修正
6.3 热导率计算方法
6.3.1 非平衡态模拟.
6.3.2 衡态模拟
6.4 声子相关性质计算
6.4.1 声子态密度
6.4.2 声子色散关系
6.4.3 声子参与率
6.4.4 声子群速度
6.4.5 声子弛豫时间
参考文献
第7章 玻尔兹曼方程输运计算
7.1 晶格振动的基本属性
7.1.1 声子散射
7.1.2 第一性原理计算
7.2 声子玻尔兹曼输运方程
7.2.1 线性化声子玻尔兹曼方程
7.2.2 迭代求解声子玻尔兹曼方程
7.2.3 Callaway模型
7.3 数值计算中的问题和处理
7.3.1 独立三阶力常数
7.3.2 三阶力常数求和规则
7.3.3 □函数的处理
7.4 示例
7.4.1 GaN
7.4.2 复杂材料sk11tterudites
7.4.3 二维MoS2
7.4.4 合金
7.4.5 纳米线
7.5 存在的挑战和展望
参考文献
第8章 散射矩阵方法在声子热传导方面的应用
8.1 低维量子结构中声子热输运
8.2 理论与计算方法
8.2.1 弹性波理论
8.2.2 散射矩阵方法
8.2.3 朗道热输运理论
8.3 低维量子结构中低温弹性热输运性质研究
8.3.1 二维量子结构中弹性热输运性质研究
8.3.2 三维量子结构中弹性热输运性质研究
8.3.3 六支低阶振动模的热输运性质研究
8.3.4 含缺陷量子结构中低温热输运性质的对比研究
8.4 总结
参考文献
第9章 声子热传导的模型研究
9.1 Kleme11s热传导模型
9.2 Callaway模型
9.3 石墨烯条带热导率
9.4 空位缺陷效应
参考文献
第10章 非平衡声子输运的数学模型
10.1 玻尔兹曼输运方程的推导及数学结果
10.2 傅里叶定律
l0.3 热导率：傅里叶定律和非傅里叶定律
10.3.1 扩散尺度
10.3.2 双曲尺度
10.3.3 中间尺度
参考文献
第11章 低维材料热传导测量技术及实验进展
11.1 悬空微桥法
11.1.1 悬空微桥法背景.
11.1.2 悬空微桥法测量原理
11.1.3 悬空器件加工过程
11.1.4 悬空微桥法测量极限及误差分析
11.1.5 悬空微桥法发展现状
11.1.6 电子束自加热法
11.2 拉曼测量法
11.2.1 拉曼测量二维材料热导率
11.2.2 拉曼法测量一维材料热导率
11.2.3 误差分析
11.2.4 双激光拉曼法
11.3 311法.。.
11.3.1 3w法用于块体材料测量
11.3.2 3w法用于薄膜材料测量
11.3.3 3w法用于一维材料测量
11.3.4 测量电路
11.4 时域热反射法
11.4.1 时域热反射法实验装置
11.4.2 TDTR测量原理
11.4.3 TDTR温度模型
11.5 热扫描探针法
11.5.1 SThM基本原理
11.5.2 SThM探针类型
11.5.3 SThM测量模式
11.5.4 SThM热传递通道分析
11.5.5 SThM的应用
11.6 有限元模拟法
11.6.1 物理模型
11.6.2 器件制备
11.6.3 模拟求解
11.6.4 误差分析
11.7 其他测量方法
11.7.1 四电极自加热法
11.7.2 “T”型短线法
11.8 实验进展
11.8.1 热导率尺度效应
11.8.2 热导率同位素效应
11.8.3 声子学元器件
11.8.4 热导率与声子平均自由程
11.8.5 近场辐射
参考文献
第12章 量子主方程方法
12.1 开放量子体系与热输运
12.1.1 开放量子体系
12.1.2 约化密度矩阵
12.2 量子主方程方法
12.2.1 Redfield量子主方程的推导
12.2.2 量子主方程的求解
12.2.3 热输运的计算
12.3 量子主方程的应用
12.3.1 声子热传导
12.3.2 电子热传导
12.4 量子主方程方法的总结
参考文献
第13章 新型热功能器件
13.1 热二极管
13.2 热三极管和逻辑门
13.3 声子计算机
13.4 热屏蔽技术
参考文献
索引
彩图
