声子

摘要： 石墨烯具有目前已知材料中最高的热导率,在电子器件、信息技术、国防军工等领域具有良好的应用前景。石墨烯导热的理论和实验研究具有重要意义,在最近十年间取得了长足的发展。本文综述了石墨烯本征热导率的研究进展及应用现状。首先介绍应用于石墨烯热导率测量的微纳尺度传热技术,包括拉曼光谱法、悬空热桥法和时域热反射法。然后展示了石墨烯热导率的理论研究成果,并总结了石墨烯本征热导率的影响因素。随后介绍石墨烯在导热材料中的应用,包括高导热石墨烯膜、石墨烯纤维及石墨烯在热界面材料中的应用。最后对石墨烯导热研究的成果进行总结,提出目前石墨烯热传导研究中存在的机遇与挑战,并展望未来可能的发展方向。

摘要： 通过在GaSb的Ga位进行等电子In取代以形成Ga/In间的原子质量波动和应力场波动,可散射短波声子从而降低锑化镓的晶格热导率。采用氧化硼助熔剂法成功制备了In_(x)Ga_(1-x)Sb(x=0,0.05,0.5)样品。研究结果表明In取代显著降低了GaSb的晶格热导率,其中50%的In取代使GaSb的室温晶格热导率由18 Wm^(-1)K^(-1)降低至4 Wm^(-1)K^(-1),最低晶格热导率达2 Wm^(-1)K^(-1)。此外,In取代同时也显著提升了GaSb的电性能,如In_(0.5)Ga_(0.5)Sb的室温电导率达15000 Sm^(-1),为锑化镓的6.8倍。由于电性能的提升和晶格热导率的下降,x=0.5样品具有最高热电优值,在775 K达0.44,显著高于锑化镓的最高热电优值(0.006)。

摘要： 石墨烯具有高热导率的特点,在传热领域有较好的应用前景,石墨烯导热理论及其应用研究具有重要意义。文中利用分子动力学方法,研究了石墨烯在固液界面间的传热规律,并探究了不同壁面温度下,石墨烯传热层对固液界面热阻及流动特性的影响。结果表明,在静态流体中,单层石墨烯传热层会显著降低固液界面温度阶跃和界面热阻,壁面温度越高,石墨烯层对界面热阻的降低效果越明显,降低幅度最高分别可达48%和45.9%。对流体区域施加外力使流体流动,结果显示,由于石墨烯与液氩的相互作用力弱于铜壁面,导致固液壁面处速度滑移程度增大,且石墨烯具有比表面积大的特点,近壁面处分子数增多,热运动增强,使近壁面处的温度阶跃增大。

摘要： 构造了界面具有原子混合的硅锗(Si/Ge)单界面和超晶格结构.采用非平衡分子动力学模拟研究了界面原子混合对于单界面和超晶格结构热导率的影响,重点研究了界面原子混合层数、环境温度、体系总长以及周期长度对不同晶格结构热导率的影响.结果表明:由于声子的“桥接”机制,2层和4层界面原子混合能提高单一界面和少周期数的超晶格的热导率,但是在多周期体系中,具有原子混合时的热导率要低于完美界面时的热导率;界面原子混合会破坏超晶格中声子的相干性输运,一定程度引起热导率降低;完美界面超晶格具有明显的温度效应,而具有原子混合的超晶格热导率对温度的敏感性较低.

摘要： 利用第一性原理和玻尔兹曼输运理论,研究了二硫化钼/二硫化钨双层异质结(MoS_(2)/WS_(2)-BH)的热输运性质.结果表明,在室温下单层二硫化钼、单层二硫化钨和二硫化钼/二硫化钨双层异质结的热导率分别为114,240和167 W·(m·K)^(-1),异质结热导率介于单层二硫化钼和单层二硫化钨热导率之间且略低于其平均热导率.通过对声子色散曲线、格林爱森参量、声子群速度和弛豫时间的分析发现,与单层二硫化钼及二硫化钨相比,二硫化钼/二硫化钨双层异质结的晶格热导率受层间弱范德华作用的影响.

摘要： 对一个由光学微波谐振腔构成的腔磁机械系统进行了数值模拟.此系统研究了光子-磁子-声子间的两两量子纠缠特性以及失谐量、耦合系数、耗散率和温度对量子纠缠特性的影响.研究发现纠缠度在共振和近共振区域较强,并且存在明显的纠缠转移和互补现象.通过对耦合系数和耗散率的探究,能够确定最佳参数范围,进而为实验重现提供新的方案。此外,该系统对温度存在一定的鲁棒性。结果表明,腔磁机械系统可能为宏观量子现象的研究提供一个很有前景的平台.

摘要： 使用铟(In)掺杂氮化镓(GaN)可以调制其许多性质,从而使其广泛地应用于各种领域。在应用过程中,材料的热导率是至关重要的性质,直接关系到器件的稳定性,因此对In掺杂GaN的热导率进行研究是十分必要的。本文使用第一性原理方法求解玻尔兹曼输运方程研究了In掺杂对GaN热导率的影响,结果表明掺入In之后,GaN的热导率明显降低,且其光学声子分支和声学声子分支对热导率的变化也发生了一定的改变。研究结果可以为GaN基半导体器件的设计提供理论指导。

摘要： 构造了均匀、梯度、随机3种不同周期分布的硅/锗(Si/Ge)超晶格结构.采用非平衡分子动力学(NEMD)方法模拟了硅/锗超晶格在3种不同周期分布下的热导率,并研究了样本总长度和温度对热导率的影响.模拟结果表明:梯度和随机周期Si/Ge超晶格的热导率明显低于均匀周期结构超晶格;在不同的周期结构下,声子分别以波动和粒子性质输运为主;均匀周期超晶格热导率具有显著的尺寸效应和温度效应,而梯度、随机周期Si/Ge超晶格的热导率对样本总长度和温度的依赖性较小.

摘要： 采用密度泛函理论和密度泛函微扰理论研究了 CdGeAs2晶体的晶格动力学和热力学性质.通过计算给出了布里渊区中Г点的声子频率和对称性分类,拉曼活性和红外活性的声子频率与实验值和其它理论计算值一致;得到CdGeAs2晶体沿高对称线的声子色散曲线和相对应的声子态密度.根据计算出的声子态密度并结合准谐近似方法进一步计算出包括声子贡献的赫尔姆赫兹自由能、内能、熵、热容量和热膨胀系数等热力学参量.

摘要： 采用密度泛函理论和密度泛函微扰理论研究了CdGeAs_(2)晶体的晶格动力学和热力学性质。通过计算给出了布里渊区中Γ点的声子频率和对称性分类,拉曼活性和红外活性的声子频率与实验值和其它理论计算值一致;得到CdGeAs_(2)晶体沿高对称线的声子色散曲线和相对应的声子态密度。根据计算出的声子态密度并结合准谐近似方法进一步计算出包括声子贡献的赫尔姆赫兹自由能、内能、熵、热容量和热膨胀系数等热力学参量。

摘要： 本文首次给出一组适合声子特点的共轭复量子数算符,由此建立声子的量子算符代数理论,根据该理论得到声子的量子化能量,晶格点阵热容和超导转变温度的具体表示.结果表明,声子的量子化能量,晶格点阵热容和超导转变温度均与声子的量子尺寸有关.

摘要： 本文首次建立声子和电子的量子算符代数理论,由此得到纳米颗粒中电子和声子的相互作用能.结果表明,电子和声子的相互作用能与声子和电子的量子尺寸均有关.

摘要： 本文通过理论分析,导出了散体中声子平均自由程与同种材料均匀介质中声子平均自由程的关系,结果表明,同一材料的散体中声子的平均自由程恒小于均匀介质中声子的平均自由程.

摘要： 本文通过理论分析,导出了分形介质中声子平均自由程与同种材料均匀介质中声子平均自由程的关系,结果表明,同一材料的分形介质中声子的平均自由程值小于均匀介质中声子的平均自由程.

摘要： 通过声子概念的引入，介绍了分析力学在固体晶格动力学理论中的一个应用。

摘要： 根据Boltzmann输运理论分析了单晶硅纳米薄膜的面向热导率.热导率的尺寸效应可归结为薄膜中边界散射引起的声子弛豫时间的减小.选用Holland模型给出的单晶硅热导率理论公式,结合薄膜中面向传输声子缩减的弛豫时间,得到薄膜面向热导率的理论计算式.薄膜热导率的理论计算揭示,单晶硅纳米薄膜面向热导率具有明显的尺寸效应,并且随厚度减小而减小,其变化规律与MD模拟结果相一致.

摘要： 采用非平衡分子动力学方法(NEMD)研究了平均温度为500K,厚度为10～32nm的单晶硅薄膜的法向热导率.薄膜热导率显著低于对应温度下的体硅单晶的实验值,并随膜厚度减小以接近线性的规律减小.根据声子气动力论模型的分析与NEMD模拟相一致,表明纳米单晶硅薄膜中声子平均自由程显著减小.

摘要： 本文采用平衡分子动力学方法(EMD)研究了平衡温度为300K的氮化铝薄膜的法向热导率.利用Stillinger-Weber势函数以及Green-Kubo线性响应理论计算热导率.计算结果表明,氮化铝薄膜的热导率值显著小于对应大体积材料的实验值,具有明显的尺寸效应.在氮化铝薄膜为1.47～5.39 nm的范围内,氮化铝薄膜的热导率随着薄膜厚度的增加而近似的线性增加.

摘要： 本文采用平衡分子动力学方法(EMD)研究了平衡温度为300K的氮化铝薄膜的法向热导率.利用Stillinger-Weber势函数以及Green-Kubo线性响应理论计算热导率.计算结果表明,氮化铝薄膜的热导率值显著小于对应大体积材料的实验值,具有明显的尺寸效应.在氮化铝薄膜为1.47～5.39 nm的范围内,氮化铝薄膜的热导率随着薄膜厚度的增加而近似的线性增加.

摘要： 一种用于超导介质谐振腔声子激光器的声子光栅，该声子光栅包括缓冲层（1）、介质层（2）、杂质层（3）、介质层（4）、缓冲层（5）；其中，缓冲层（1）和缓冲层（5）是声子光栅镶嵌在超导介质谐振腔声子激光器出射端时为切合声子激光器空隙尺寸以及防止介质层（2）、介质层（4）磨损而设，介质层（2）、介质层（4）由两种不同的材料交替重复构成，两者中间隔一层杂质层（3），介质层（2）、杂质层（3）、介质层（4）整体轴对称。

摘要： 本发明提供一种声子晶体，声子晶体器件以及声子晶体的制备方法。所述声子晶体具有分形凹角蜂窝结构，所述分形凹角蜂窝结构由凹角六边形的单胞结构组成，并且所述六边形结构的边长为弹性波波长的十分之一到百分之一。本发明的分形凹角蜂窝结构不仅具有高强度、高刚度、强韧性的力学性能，还具有负泊松比的特性，使得该分形凹角蜂窝结构声子晶体可以实现较好的低频、宽频声波控制和声波超常传输。

摘要： 本发明提出一种基于局域共振型的声子晶体及声子晶体器件，解决了现有声子晶体对应的频率数量级较大不利于实际集成应用的问题，声子晶体包括若干个晶体单胞结构及第一基体弹性连接部，每一个晶体单胞结构均由损耗散射体单元、增益散射体单元及第二基体弹性连接部组成，对两个散射体单元分别施加负虚部与正虚部，负虚部、正虚部的施加使声子晶体的能带发生简并，能带简并与非简并之间的分界点所在的频率位于局域共振带隙，局域共振带隙对应的频率比布拉格带隙对应的频率低一个数量级以上，虽然声子晶体对应的频率数量级低，但能实现“小尺寸控制大波长”的目的，有利于实际集成应用，实用价值高。

摘要： 本发明提供一种声子晶体晶胞结构、声子晶体器件及其制备方法，声子晶体晶胞结构包括：基板，基板包括基板第一表面及相对设置的基板第二表面，基板包括自所述基板第一表面向基板第二表面延伸且贯穿基板的沟槽，以在基板中构成弹簧部件，且弹簧部件自基板内侧向基板外侧延伸，弹簧部件的自由端位于基板内侧；共振体，共振体位于基板第一表面上，且共振体与弹簧部件的自由端相接触。本发明设计了一种基于弹簧振子的声子晶体晶胞结构，可简化成一个弹簧‑重物系统，利用弹簧部件的振动可增强声子晶体晶胞结构的共振体的谐振能力，可有效调节、改变声子晶体晶胞结构的禁带频率和宽度，从而可扩大声子晶体器件的应用范围。

摘要： 一种用于超导介质谐振腔声子激光器的声子光栅，该声子光栅包括缓冲层（1）、介质层（2）、杂质层（3）、介质层（4）、缓冲层（5）；其中，缓冲层（1）和缓冲层（5）是声子光栅镶嵌在超导介质谐振腔声子激光器出射端时为切合声子激光器空隙尺寸以及防止介质层（2）、介质层（4）磨损而设，介质层（2）、介质层（4）由两种不同的材料交替重复构成，两者中间隔一层杂质层（3），介质层（2）、杂质层（3）、介质层（4）整体轴对称。

摘要： 从非定态的观点看，电子-晶格系统具有由黄金定律表征的本征时变特性。黄金定律的首要元素是共振；通过这种共振，匹配的电子对被调谐到格波模的频率。如果一个电子对的这种调谐具有好的品质因数，则该电子对的阈值声子会变为冗余并可被所述电子对所释放，从而形成该电子对的结合能。属于同一线宽的格波模彼此竞争，就像激光系统中的模式竞争一样。在铜氧化物中，由于E

摘要： 本发明公开了一种基于声表面波声子晶体的慢声延时器，包括压电基底、压电基底上的金属声子晶体和一对叉指换能器。叉指换能器分别位于金属声子晶体的两侧，其中一侧的叉指换能器利用逆压电效应激发瑞利声表面波，并传输给声子晶体，另一侧的叉指换能器利用正压电效应接收传输过来的声表面波。本发明通过对声表面波声子晶体晶格畸变的设计，可以得到最优化的群速度色散，此时既具有较大的信号延时又具有较宽的工作频率，即延时‑带宽积这一重要指标明显提高，属于声表面波电声器件体系中的一种具有优异性能的信号延时器。

摘要： 本发明提供一种石墨烯谐振子、基于石墨烯谐振子的声子激射器及其工作方法，石墨烯谐振子包括衬底芯片和石墨烯薄膜，二者之间构成一个光学谐振腔；激射器包括驱动激光源、光纤耦合器、半波片、高反镜、偏振分束棱镜、四分之一波片、物镜、石墨烯谐振子、纳米电动位移台、分束器、CCD相机、滤波片、光电探测器、频谱分析仪、照明光源；本发明所述声子激射器具有制备工艺简单、技术难度低、易于芯片集成和批量化制备等优点，稳定可控的声子激射器在发展声学量子信息器件、实现不同量子信息系统间的信息交互以及精密测量等领域，具有重要的基础研究意义和广泛的应用前景。

摘要： 本实用新型提出一种局域共振型的声子晶体及声子晶体器件，解决了现有声子晶体对应的频率数量级较大不利于实际集成应用的问题，声子晶体包括若干个晶体单胞结构及第一基体弹性连接部，每一个晶体单胞结构均由损耗散射体单元、增益散射体单元及第二基体弹性连接部组成，对两个散射体单元分别施加负虚部单体与正虚部单体，负虚部单体、正虚部单体的施加使声子晶体的能带发生简并，能带简并与非简并之间的分界点所在的频率位于局域共振带隙，局域共振带隙对应的频率比布拉格带隙对应的频率低一个数量级以上，虽然声子晶体对应的频率数量级低，但能实现“小尺寸控制大波长”的目的，有利于实际集成应用，实用价值高。

摘要： 本实用新型提供一种声子晶体和包括该声子晶体的吸收层、舰船、探测器、鱼雷、潜艇和航母，其中声子晶体包括金属管和基板，所述金属管具有空腔，所述空腔内填充有可吸声材料，所述金属管按二维晶格周期排布在基板内形成所述的声子晶体。本实用新型中的声子晶体在较大频率范围内可实现结构声阻抗与水的阻抗相匹配，从而使本实用新型中的声子晶体在用于水声吸声或声纳吸收时具有宽频低反射和低透射的特性，同时具备结构简单，耐环境好，使用寿命长等特点。