徐志同等原子模仿研討中揭露份子電子器件熱耗散機制

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徐志同等在原子模擬研究中提醒分子電子器件中的熱耗散機制

　　清華消息網(wǎng)7月11日電 清華大學(xué)工程力學(xué)系、清華大學(xué)微納米力學(xué)中央徐志平研究組近期的研究《分子結(jié)器件的臨界熱功率》（The critical power to maintain thermally stable molecular junctions）揭示了分子結(jié)器件中的熱耗散機制，并指出了維持其熱穩(wěn)定性的條件，這一工作于2014年7月9日揭曉于《天然－通訊》（Nature Communications）期刊，為分子電子器件、熱探針技術(shù)等應(yīng)用設(shè)計提供了參考。該論文第一作者為清華大學(xué)微納米力學(xué)中心研究生王艷磊，通訊作者為徐志平副研究員。

圖為基于原子模擬的研究揭露了分子器件中的熱耗散機制與熱穩(wěn)定性前提。

　　隨著產(chǎn)業(yè)界對電子器件機能需要的晉升，其元器件的尺寸一直減小。分子、納米電子器件由此催生并成長。分子結(jié)構(gòu)作為電子、能量轉(zhuǎn)換等運用中的癥結(jié)器件，在任務(wù)時發(fā)生熱量。該熱效應(yīng)與分子向接觸電極中熱耗散之間的均衡決議了器件本身的溫度。跟著標(biāo)準(zhǔn)的減小、功率的提高，器件中的熱產(chǎn)變得明顯。試驗數(shù)據(jù)表白溫升可高達(dá)數(shù)百開爾文，從而對器件的穩(wěn)定性形成必定影響，比方引發(fā)分子結(jié)構(gòu)激烈的熱致振動，或使得分子與電極產(chǎn)生離開等。因而，理解分子器件中的熱耗散過程，提出熱穩(wěn)定設(shè)計原則跟性能優(yōu)化計劃成為分子器件利用化的要害步調(diào)。但是，人們今朝對分子器件中的熱耗散和熱通報過程懂得仍很是無限。

基于原子模擬的研究提醒了分子器件中的熱耗散機制與熱穩(wěn)定性條件。

圖中所示為金剛石（黃色）/苯分子（灰色）/金剛石分子結(jié)結(jié)構(gòu)。

　　在頒發(fā)于《天然－通信》的任務(wù)中，研究組研究了分子結(jié)器件中的熱耗散與輸運進(jìn)程。他們采取原子模仿研討了金剛石/苯分子/金剛石構(gòu)造中的熱耗散過程，發(fā)明保持該器件穩(wěn)定運轉(zhuǎn)(溫度回升小于50 開爾文)的臨界功率在1微瓦擺布，且此值可經(jīng)由過程增添分子結(jié)中的苯份子數(shù)停止進(jìn)步。他們的研究進(jìn)一步指出了分子與熱電極之間熱學(xué)接觸對熱耗散效力的影響，發(fā)現(xiàn)其打仗熱阻在109開爾文每瓦量級，且受界面處的分子結(jié)構(gòu)、受力、情況溫度等身分影響。這一研究發(fā)現(xiàn)為分子、納米電子器件的熱穩(wěn)固性計劃供給了參考與原則。

　　另外，這項研究還指出了基于掃描探針的熱丈量技巧在適用中的一些范圍性,資源整合。此中分子結(jié)構(gòu)、受力狀況、產(chǎn)熱功率、接觸界面熱阻的影響須進(jìn)行標(biāo)定后才干有用地停止材料部分熱學(xué)性子的測定。

　　納米尺度界面的電、熱輸運特征對納米電子器件、納米復(fù)合材料的應(yīng)用有主要意思。在之前的研究中，徐志平研究組曾研究了石墨烯、碳納米管等納米資料與基底、接觸材料之間電、熱學(xué)性能的工程調(diào)控。他們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過氣體分子的攙雜能夠在保障該界面熱耗散效率的同時完成電學(xué)絕緣，為上述應(yīng)用提供了新的設(shè)計思緒。

　　徐志平博士于2010年入職于清華大學(xué)工程力學(xué)系、微納米力學(xué)與多學(xué)科穿插翻新研究中央，任副研究員，研究興致為微納米尺度下的能量傳遞、轉(zhuǎn)換過程，材料細(xì)不雅結(jié)構(gòu)與微觀性能關(guān)系等物理力學(xué)識題，和這些基本研究在環(huán)境、動力等范疇的應(yīng)用。具體的研究先容可拜見該研究組主頁()。

　　這些研究工作遭到國度做作迷信基金委員會、清華大學(xué)自立科研項目標(biāo)贊助。研究中的計算模擬工作在清華年夜學(xué)高性能盤算核心摸索100平臺上實現(xiàn)。

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供稿：航院 編纂：襄樺