目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 納米導熱的背景 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 熱量的輸運機制 6
1.3 傅里葉導熱定律與熱導率 9
1.4 納米結構與非傅里葉導熱 12
1.5 本章小結 15
參考文獻 15
第2章 彈道-擴散導熱 17
2.1 擴散導熱和彈道導熱 17
2.1.1 擴散與彈道導熱 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 界面聲子性質不匹配對溫度跳躍的影響 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 界面聲子性質不匹配對熱流滑移的影響 34
2.4 界面聲子熱輸運的雙向調控 38
2.4.1 同質界面 43
2.4.2 異質界面 45
2.5 本章小結 48
參考文獻 48
第3章 納米結構的等效熱導率 51
3.1 多約束納米結構的等效熱導率 51
3.2 擴展熱阻 55
3.2.1 宏觀尺度的擴展熱阻 55
3.2.2 彈道效應對擴展熱阻的影響 57
3.2.3 色散關系對擴展熱阻的影響 59
3.3 內熱源納米結構的等效熱導率 63
3.4 納米線徑向導熱的等效熱導率 67
3.5 納米多孔結構的等效熱導率 74
3.5.1 納米孔結構中聲子邊界散射的各向異性 74
3.5.2 二維納米孔結構中聲子邊界散射的各向異性 75
3.5.3 等效熱導率邊界粗糙度依賴關系的各向異性 78
3.6 本章小結 80
參考文獻 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 彈道熱阻網絡 100
4.4 本章小結 105
參考文獻 105
第5章 彈道熱波 107
5.1 傅里葉導熱定律的缺陷與熱波模型 107
5.1.1 傅里葉導熱定律的缺陷 107
5.1.2 CV熱波模型 108
5.1.3 雙相弛豫模型 108
5.1.4 普適導熱定律 109
5.2 熱波的典型波動行為 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機制 128
5.3.1 彈道熱波的物理圖像 128
5.3.2 納米結構中的彈道熱波傳遞 137
5.3.3 彈道熱波的熱輸運機制 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理 148
5.5 本章小結 152
參考文獻 152
第6章 聲子水動力學與第二聲 154
6.1 聲子散射與聲子水動力學 154
6.1.1 聲子N散射與R散射 156
6.1.2 第二聲及其實驗驗證 160
6.1.3 低維材料中的聲子水動力學窗口 165
6.2 聲子水動力學模型 168
6.2.1 宏觀水動力學模型 168
6.2.2 唯象聲子水動力學 173
6.2.3 聲子玻爾茲曼方程的數(shù)值解 176
6.3 聲子水動力學區(qū)的導熱 181
6.3.1 聲子水動力學穩(wěn)態(tài)導熱 181
6.3.2 聲子水動力學瞬態(tài)導熱 198
6.4 本章小結 201
參考文獻 202
第7章 低維材料中的反常導熱 204
7.1 反常導熱及其特征 204
7.1.1 熱導率的尺寸效應 204
7.1.2 熱流自相關函數(shù) 205
7.1.3 反常熱擴散 206
7.2 線性響應理論 207
7.2.1 非決定性熱傳導方程 207
7.2.2 能量漲落模型 212
7.3 反常擴散 213
7.3.1 分數(shù)階玻爾茲曼方程 213
7.3.2 宏觀熱傳導方程 221
7.3.3 隨機游走模型 224
7.4 本章小結 226
參考文獻 227
第8章 聲子拓撲效應 229
8.1 拓撲物理的基本概念 229
8.2 聲子拓撲效應 231
8.2.1 拓撲聲子理論與拓撲聲子態(tài) 231
8.2.2 AlGaN中的拓撲聲子態(tài)外爾點 237
8.2.3 GaN中的拓撲聲子態(tài)節(jié)點線和節(jié)點面 252
8.2.4 拓撲聲子表面態(tài)的討論 256
8.3 拓撲聲子的熱輸運性質 257
8.4 本章小結 258
參考文獻 259
第9章 納米導熱的計算模擬 262
9.1 **性原理計算 262
9.1.1 密度泛函理論 262
9.1.2 聲子性質計算 267
9.1.3 電聲耦合計算 271
9.2 分子動力學模擬及模式分解 276
9.2.1 分子動力學模擬概述 276
9.2.2 非平衡態(tài)分子動力學和模式分解 279
9.2.3 平衡態(tài)分子動力學和模式分解 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 298
參考文獻 299
第10章 納米導熱的實驗測試 302
10.1 諧波測試 302
10.1.1 標準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 322
10.3.2 FDTR技術 323
10.4 反射熱成像 324
10.5 拉曼探測 327
10.6 本章小結 331
參考文獻 332