目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 納米導(dǎo)熱的背景 1
1.1.1 電子器件熱管理 2
1.1.2 熱功能納米材料 3
1.1.3 超快熱過程 5
1.2 熱量的輸運(yùn)機(jī)制 6
1.3 傅里葉導(dǎo)熱定律與熱導(dǎo)率 9
1.4 納米結(jié)構(gòu)與非傅里葉導(dǎo)熱 12
1.5 本章小結(jié) 15
參考文獻(xiàn) 15
第2章 彈道-擴(kuò)散導(dǎo)熱 17
2.1 擴(kuò)散導(dǎo)熱和彈道導(dǎo)熱 17
2.1.1 擴(kuò)散與彈道導(dǎo)熱 17
2.1.2 聲子平均自由程的定義 19
2.2 邊界溫度跳躍 23
2.2.1 聲子黑體邊界的溫度跳躍 23
2.2.2 界面聲子性質(zhì)不匹配對(duì)溫度跳躍的影響 27
2.3 邊界熱流滑移 31
2.3.1 薄膜邊界的熱流滑移 31
2.3.2 界面聲子性質(zhì)不匹配對(duì)熱流滑移的影響 34
2.4 界面聲子熱輸運(yùn)的雙向調(diào)控 38
2.4.1 同質(zhì)界面 43
2.4.2 異質(zhì)界面 45
2.5 本章小結(jié) 48
參考文獻(xiàn) 48
第3章 納米結(jié)構(gòu)的等效熱導(dǎo)率 51
3.1 多約束納米結(jié)構(gòu)的等效熱導(dǎo)率 51
3.2 擴(kuò)展熱阻 55
3.2.1 宏觀尺度的擴(kuò)展熱阻 55
3.2.2 彈道效應(yīng)對(duì)擴(kuò)展熱阻的影響 57
3.2.3 色散關(guān)系對(duì)擴(kuò)展熱阻的影響 59
3.3 內(nèi)熱源納米結(jié)構(gòu)的等效熱導(dǎo)率 63
3.4 納米線徑向?qū)�熱的等效熱�?dǎo)率 67
3.5 納米多孔結(jié)構(gòu)的等效熱導(dǎo)率 74
3.5.1 納米孔結(jié)構(gòu)中聲子邊界散射的各向異性 74
3.5.2 二維納米孔結(jié)構(gòu)中聲子邊界散射的各向異性 75
3.5.3 等效熱導(dǎo)率邊界粗糙度依賴關(guān)系的各向異性 78
3.6 本章小結(jié) 80
參考文獻(xiàn) 81
第4章 納米約束的彈道熱阻 84
4.1 約束熱阻 84
4.1.1 擴(kuò)散約束熱阻 85
4.1.2 彈道約束熱阻 87
4.2 搭接碳納米管間的界面熱阻 88
4.2.1 搭接碳納米管間熱阻的變化規(guī)律 89
4.2.2 管間熱阻理論模型 91
4.2.3 碳納米管間的彈道熱阻 93
4.3 石墨烯納米約束的彈道熱阻 95
4.3.1 石墨烯中彈道熱阻的特性 96
4.3.2 二維彈道熱阻理論模型 99
4.3.3 彈道熱阻網(wǎng)絡(luò) 100
4.4 本章小結(jié) 105
參考文獻(xiàn) 105
第5章 彈道熱波 107
5.1 傅里葉導(dǎo)熱定律的缺陷與熱波模型 107
5.1.1 傅里葉導(dǎo)熱定律的缺陷 107
5.1.2 CV熱波模型 108
5.1.3 雙相弛豫模型 108
5.1.4 普適導(dǎo)熱定律 109
5.2 熱波的典型波動(dòng)行為 110
5.2.1 熱波的反射與折射 110
5.2.2 熱波的矢量特性 121
5.3 彈道熱波及其熱輸運(yùn)機(jī)制 128
5.3.1 彈道熱波的物理圖像 128
5.3.2 納米結(jié)構(gòu)中的彈道熱波傳遞 137
5.3.3 彈道熱波的熱輸運(yùn)機(jī)制 145
5.4 超彈道熱波 145
5.4.1 超彈道熱波現(xiàn)象 145
5.4.2 超彈道熱波的物理機(jī)理 148
5.5 本章小結(jié) 152
參考文獻(xiàn) 152
第6章 聲子水動(dòng)力學(xué)與第二聲 154
6.1 聲子散射與聲子水動(dòng)力學(xué) 154
6.1.1 聲子N散射與R散射 156
6.1.2 第二聲及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 160
6.1.3 低維材料中的聲子水動(dòng)力學(xué)窗口 165
6.2 聲子水動(dòng)力學(xué)模型 168
6.2.1 宏觀水動(dòng)力學(xué)模型 168
6.2.2 唯象聲子水動(dòng)力學(xué) 173
6.2.3 聲子玻爾茲曼方程的數(shù)值解 176
6.3 聲子水動(dòng)力學(xué)區(qū)的導(dǎo)熱 181
6.3.1 聲子水動(dòng)力學(xué)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 181
6.3.2 聲子水動(dòng)力學(xué)瞬態(tài)導(dǎo)熱 198
6.4 本章小結(jié) 201
參考文獻(xiàn) 202
第7章 低維材料中的反常導(dǎo)熱 204
7.1 反常導(dǎo)熱及其特征 204
7.1.1 熱導(dǎo)率的尺寸效應(yīng) 204
7.1.2 熱流自相關(guān)函數(shù) 205
7.1.3 反常熱擴(kuò)散 206
7.2 線性響應(yīng)理論 207
7.2.1 非決定性熱傳導(dǎo)方程 207
7.2.2 能量漲落模型 212
7.3 反常擴(kuò)散 213
7.3.1 分?jǐn)?shù)階玻爾茲曼方程 213
7.3.2 宏觀熱傳導(dǎo)方程 221
7.3.3 隨機(jī)游走模型 224
7.4 本章小結(jié) 226
參考文獻(xiàn) 227
第8章 聲子拓?fù)湫��?yīng) 229
8.1 拓?fù)湮锢淼幕�本概�?229
8.2 聲子拓?fù)湫��?yīng) 231
8.2.1 拓?fù)渎曌永碚撆c拓?fù)渎曌討B(tài) 231
8.2.2 AlGaN中的拓?fù)渎曌討B(tài)外爾點(diǎn) 237
8.2.3 GaN中的拓?fù)渎曌討B(tài)節(jié)點(diǎn)線和節(jié)點(diǎn)面 252
8.2.4 拓?fù)渎曌颖砻鎽B(tài)的討論 256
8.3 拓?fù)渎曌拥臒彷斶\(yùn)性質(zhì) 257
8.4 本章小結(jié) 258
參考文獻(xiàn) 259
第9章 納米導(dǎo)熱的計(jì)算模擬 262
9.1 **性原理計(jì)算 262
9.1.1 密度泛函理論 262
9.1.2 聲子性質(zhì)計(jì)算 267
9.1.3 電聲耦合計(jì)算 271
9.2 分子動(dòng)力學(xué)模擬及模式分解 276
9.2.1 分子動(dòng)力學(xué)模擬概述 276
9.2.2 非平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)和模式分解 279
9.2.3 平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)和模式分解 284
9.3 聲子蒙特卡羅模擬 286
9.3.1 系綜聲子蒙特卡羅 288
9.3.2 聲子跟蹤蒙特卡羅方法 290
9.3.3 兩步聲子跟蹤蒙特卡羅方法 291
9.4 耦合模擬方法 294
9.5 本章小結(jié) 298
參考文獻(xiàn) 299
第10章 納米導(dǎo)熱的實(shí)驗(yàn)測(cè)試 302
10.1 諧波測(cè)試 302
10.1.1 標(biāo)準(zhǔn)3方法 302
10.1.2 多電極3-2方法 309
10.2 單臂和雙臂微器件測(cè)試 312
10.2.1 單臂微器件法：T形法 312
10.2.2 雙臂微器件法 317
10.3 激光TDTR和FDTR 319
10.3.1 TDTR技術(shù) 322
10.3.2 FDTR技術(shù) 323
10.4 反射熱成像 324
10.5 拉曼探測(cè) 327
10.6 本章小結(jié) 331
參考文獻(xiàn) 332