Anharmonic Quantum Transport Analysis of Thermal Transport Anomalies in Ultrathin Silicon Nanowires
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
采用非谐非平衡格林函数结合密度泛函理论训练的神经进化势，揭示了超薄硅纳米线热导率随直径非单调变化的量子机制，包括Poiseuille-like声子流体动力学和低温准弹道输运。
2026-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-confinement theory of thermal conductivity in ultrathin silicon films
University of Milan（米兰大学）
本文提出声子限制理论，揭示超薄硅薄膜热导率随厚度变化的极小值现象，并通过理论预测和分子模拟验证，为调控材料热导率提供新方法。
2025-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Optomechanical methodology for characterizing the thermal properties of 2D materials
针对超薄悬浮二维材料热学性质难以准确测量的问题，提出一种光机械方法，可提取热膨胀系数、比热容和热导率，并在多种材料上验证其与文献值一致。
2023-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anisotropic In-Plane Phonon Transport in Ultrathin Silicon Membranes Guided by Nano-Surface-Resonators
在二维材料中，声子沿不同晶格方向的各向异性输运已经被观察到，然而，当厚度超过几个原子层时，这种效应随着厚度的增加而减弱。在这里，我们建立了一个新的机制，诱导各向同性对称准二维材料中的各向异性声子输运。声子的传播是由表面纳米结构的共振杂化引导的。我们证明了3 nm厚的硅膜与表面纳米鳍的热导率是由$\sim50\%$平行于鳍比垂直于鳍。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal transport in ultrathin Si nanowires: a first principles study
利用密度泛函微扰理论分析了[110]方向小尺寸硅纳米线的声子性质。几个不同的直径范围从0.38到1.5 nm的样品进行了计算。结果表明，随着纳米线尺寸的增大，带中心处的光学声子频率有减小的趋势。声子散射率的调查显示，在最小的样品中，随着纳米线尺寸的增加而降低的值非常高。当粒径从0.53和0.78 nm增加到0.86 nm时，散射率发生显著变化。较高的声子散射可以归因于声子模式在特定频率下的排列。热导率的结果是较低的相对于体硅和被发现之间的15和102 W/mK。可以观察到热导率随着直径增加而增加的趋势。这种效应是由于声子色散的几个变化，这是不一定相关的线的大小。当边界效应近似为Casimir散射时，这些显式结果与热导率进行了比较。Casimir方法大大低估了显式纳米线的结果。
2022-07-05 cond-mat.mtrl-sci
One nanometer thin carbon nanosheets with tunable conductivity and stiffness
我们提出了一种制备纳米碳膜的新方法，其电学行为可以从绝缘到导电进行调节。联苯的自组装单分子膜通过电子交联，从表面分离，随后热解。高于1000 K，交联的芳族单层形成机械稳定的石墨相。这种转变伴随着薄层电阻率从~10^8降到~10^2 kOhm/sq，纳米膜的机械硬化从~10降到~50 GPa。纳米片的技术适用性通过将它们并入显微压力传感器来证明
2011-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Characterization of ultrathin nickel films deposited by thermal laser evaporation
Division of Engineering and Applied Science, California Institute of Technology（加州理工学院工程与应用科学系）
本文利用自建热激光蒸发系统沉积超薄Ni薄膜，表征其表面粗糙度、成分和室温电学性质，并详细描述系统关键组件设计，推动该技术在薄膜沉积中的应用。
2026-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Low thermal boundary resistance at bonded GaN/diamond interface by controlling ultrathin heterogeneous amorphous layer
本研究采用表面活化键合技术在GaN与金刚石间形成超薄非晶异质SiOx界面层，实现了创纪录低的8.3 m2-K/GW热边界阻力，并揭示了TBR随厚度增加的声子传输抑制机制。
2024-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Properties of Graphene, Carbon Nanotubes and Nanostructured Carbon Materials
近年来，材料的热性能引起了科学界和工程界的广泛关注。碳同素异形体和衍生物在其导热能力方面占据独特的位置。碳材料的室温热导率跨越了非常大的范围-超过五个数量级-从最低的无定形碳到最高的石墨烯和碳纳米管。我回顾了碳材料的热性能和热电性能，重点介绍了石墨烯、碳纳米管和具有不同无序度的纳米结构碳材料的最新研究结果。特别注意的是，在二维晶体中，特别是在石墨烯的热传导的不寻常的尺寸依赖。展望了石墨烯和碳材料在电子热管理领域的应用前景。
2011-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Melting behavior of ultrathin titanium nanowires
采用分子动力学模拟方法研究了具有多壳层圆柱结构的钛纳米线的热稳定性和熔化行为。钛纳米线的熔化温度与线的尺寸和结构有显著的依赖性。对于小于1.2 nm的纳米线，由于尺寸效应的影响，在熔化过程中没有明显的一级相变特征，表明纳米线为固液两相共存.在直径为1.7 nm的六角纳米线的熔化过程中，观察到了一个有趣的结构转变，从螺旋多壳圆柱体到块状矩形。
2002-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conversion of ultrathin nickel hydroxide for wide bandgap 2D nickel oxides
本研究针对大尺寸二维过渡金属氧化物稀缺的问题，以超薄氢氧化镍为前驱体热转化合成了大畴尺寸宽带隙二维氧化镍，并系统表征了转化过程的结构形貌变化及产物电子结构，拓展了二维过渡金属氧化物家族。
2024-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of one-, two- and three-dimensional carbon
由于其独特的化学多功能性，碳原子可以形成一维，二维和三维结构。在导热性方面，碳多晶型物覆盖从具有无定形碳的非常低的值到具有金刚石、碳纳米管和石墨烯的非常高的值的宽范围。黑碳石是一类三维全共价sp $^2$键合的碳多晶型物，具有与石墨烯和碳纳米管相同的局部化学环境，但具有负高斯曲率。采用基于Tersoff经验势的分子动力学模拟，计算了（10，0）碳纳米管、石墨烯和两种不同曲率的施瓦济体的热导率.我们发现，施瓦济特提出的热导率两个数量级小于纳米管和石墨烯。非谐晶格动力学计算结果表明，在施瓦济体中，声子群速度和平均自由程比在纳米管和石墨烯中小得多，解释了这种差异的原因。除了可调的电子特性外，它们降低的热导率表明，施瓦济石可以为具有高转换效率的全碳热电技术铺平道路。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonreciprocal thermal radiation in ultrathin magnetized epsilon-near-zero semiconductors
首次实验验证超薄磁化InAs半导体在ENZ频率下打破基尔霍夫热辐射定律，实现大于0.6的吸收与发射差异，并灵活调控单频、双频及宽带非互易热辐射，为革新下一代非互易能量器件奠定基础。
2022-03-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Carbon Nanocone: A Promising Thermal Rectifier
通过分子动力学模拟，我们发现在200 ~ 400 K的温度范围内，纳米锥中存在非常明显的热整流现象。我们还观察到，整流的nanocone不依赖于长度非常敏感，这是在形成鲜明对比的纳米管热整流器中，整流显着降低，随着长度的增加。我们的工作表明，碳纳米锥是一种很有前途的实用声子器件。
2009-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal rectifier from deformed carbon nanohorns
采用非平衡分子动力学方法研究了单壁碳纳米角（SWNHs）中的热整流现象。结果表明，顶角越大的喇叭，由于结构梯度分布越大，其非对称传热越明显。这种梯度行为可以通过在SWNH上施加外部应变来进一步调节。在沿轴向仔细拉伸后，拉伸后的SWNHs中的热整流比未变形的SWNHs中的热整流更明显。单壁碳纳米管的最大整流效率远大于碳纳米管分子内结。
2008-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Symmetry Crossover and Universal Behaviors in Carbon Nanotube Dots
最近的实验通过碳纳米管的电子输运的动机，我们调查的轨道内和轨道间的库仑相互作用的电导的温度演变的作用。结果表明，这些库仑排斥之间的少量（~10%）的不对称性在有限的温度下，特别是在半填充周围的电导分布基本上变形。阐明了这种热对称交叉的性质。
2009-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unusually High Thermal Conductivity of Carbon Nanotubes
结合平衡和非平衡分子动力学模拟与精确的碳势，我们确定了碳纳米管的热导率$λ$及其对温度的依赖性。我们的研究结果表明，在室温下，孤立的（10，10）纳米管具有异常高的$λ{\approx}6,600$ ~W/m $\cdot$ K值，与假设的孤立石墨烯单层或金刚石的热导率相当。我们的研究结果表明，这些高值的$λ$与大的声子平均自由程在这些系统中，大大降低的值预测和观察的基面的块状石墨。
2000-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin 2 nm gold as ideal impedance-matched absorber for infrared light
热探测器是红外（IR）和太赫兹（THz）技术的基石，因为它们的光谱范围很宽。这些探测器需要合适的具有最小热质量的宽光谱吸收体。这通常通过等离子体吸收剂来实现，其确保高吸收率但仅用于窄光谱带。或者，一种常见的方法是基于将薄金属膜的薄层电阻与自由空间阻抗的一半进行阻抗匹配。因此，可以实现高达50%的与波长无关的吸收率，这取决于底层衬底的介电性质。然而，现有的吸收膜通常需要几十纳米量级的厚度，例如氮化钛（14 nm），这会显著恶化热换能器的响应。在这里，我们提出了一个1.2纳米的氧化铜种子层作为一个有效的红外吸收剂的顶部上的金（2纳米）的应用程序。在2 $μ$ m ~ 20 $μ$ m范围内，吸收率几乎与波长无关，长时间稳定，吸收率为47（3）%。所提出的金薄膜代表了一种几乎理想的阻抗匹配红外吸收体，它允许显着改善国家的最先进的热探测器技术。
2019-11-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Carbon nanotube composites for thermal management
单壁碳纳米管（SWNTs）被用来增强工业环氧树脂的热传输性能。加载有1wt%未纯化的单壁碳纳米管材料的样品在40 K下显示出70%的热导率增加，在室温下上升到125%;由于1wt%加载的气相生长碳纤维的增强小三倍。电导率数据显示0.1和0.2重量%的单壁碳纳米管负载之间的渗流阈值。维氏硬度单调上升与单壁碳纳米管负载高达3.5的因素在2重量%。这些结果表明，单壁碳纳米管-环氧树脂复合材料的热性能和机械性能得到改善，而不需要化学官能化的纳米管。
2002-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conduction of carbon nanotubes using molecular dynamics
利用平衡态分子动力学计算了不同半径和长度的碳纳米管的热流自相关函数。碳纳米管的热导率也计算使用Green-Kubo关系从线性响应理论。通过指出单壁碳纳米管截面定义的模糊性，我们在计算和讨论中使用热导率代替电导率。我们发现碳纳米管的热导率随碳纳米管长度的增加而增加。振动态密度分析表明，碳纳米管越长，其低频振动模式越多，对热导发散的贡献越大。
2004-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon Nanotube-based Super Nanotube: Tailorable Thermal Conductivity at Three-dimensional
纳米材料或纳米结构的进步使得制造在工程应用中具有巨大前景的多功能材料成为可能。基于碳纳米管（CNT）的纳米结构是这种多功能材料的一种代表性构建块。基于一系列的计算机研究，我们报告了三维CNT基纳米结构的热导率的可定制性，即，单壁碳纳米管（SWNT）为基础的超级纳米管（ST）。结果表明，不同碳环连接的ST的热导率不同，且具有较长组成的单壁碳纳米管和较大直径的ST产生较小的热导率。进一步的计算结果表明，ST的导热系数的倒数与其长度的倒数呈良好的线性关系。特别是，它被发现的热导率表现出近似成比例的关系与温度的倒数，但似乎不敏感的轴向应变，由于其泊松比。这些结果，一方面，提供了一个基本的理解的ST的超级碳纳米管的导热性能，并在另一方面阐明其未来的设计或制造和工程应用。
2015-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Three-dimensional carbon nanotube networks from beta zeolite templates: Thermal stability and mechanical properties
本文研究了以β沸石为模板的三维碳纳米管网络（BZCN）的热行为和力学行为。这些网络是通过将碳纳米管（CNT）插入沸石通道并使用X型结连接它们而拓扑生成的。我们考虑了两种情况，一种是管填充所有沸石通道（HD-BZCN），另一种是仅部分填充（LD-BZCN）。全原子反应分子动力学（MD）模拟表明，网络表现出较高的热稳定性（高达1000 K）。当压缩时，结构可以承受非常大的应变而不断裂（HD-BZCN>50%，LD-BZCN>70%）。LD-BZCN可以拉伸超过100%而不断裂。
2019-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductance of an Individual Single-Wall Carbon Nanotube above Room Temperature
悬浮的金属单壁碳纳米管（SWNT）的热性能提取其高偏压（I-V）的电特性在300-800 K的温度范围内，通过焦耳自加热实现。对于长2.6 μ m、直径1.7 nm的单壁碳纳米管，在室温下的热导率约为2.4 nW/K，热导率接近3500 W/m/K。在温度范围的上端观察到热导率的急剧下降，这归因于两个声学模式和一个光学模式之间的二阶三声子散射。我们讨论了不确定性的来源，并提出了一个简单的分析模型，包括长度和温度依赖性的单壁碳纳米管的热导率。
2005-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of Chirality-Sorted Carbon Nanotube Networks
单壁碳纳米管（SWNTs）的热性能是显着的兴趣，但其依赖于单壁碳纳米管的手性一直是，到现在为止，没有实验探索。在这里，我们使用电加热和红外热成像，同时研究手性排序单壁碳纳米管网络的热和电输运。我们研究了溶液处理90%半导体，90%金属，纯化未分选（66%半导体），和生长HiPco单壁碳纳米管薄膜。这些膜的热导率范围为80至370 W/m/K，但不受手性控制，而是取决于网络的形态（即质量和结密度，准对齐）。测得的热导率的上限范围与最好的金属（Cu和Ag）相当，但质量密度低了一个数量级。这项研究揭示了重要的因素控制的重量轻的手性排序单壁碳纳米管薄膜的热性能，为潜在的热和热电应用。
2016-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Simulation of Thermal Boundary Conductance Between Carbon Nanotubes and SiO2
采用非平衡分子动力学模拟研究了碳纳米管与SiO2之间的热能耦合。发现每单位CNT长度的热边界电导（g）与范德华相互作用的强度（~X）成比例，与CNT直径（~D）成比例，并且作为温度的弱幂律（~T^1/3在200-600 K之间）。SiO2上单个CNT的热弛豫时间与直径无关，τ ~ 85 ps。对于室温下直径为1.7 nm的CNT，标准参数组g约为0.1 W/m/K。我们的研究结果是可比的，并解释了从直径，温度或表面相互作用强度的细节的变化的CNT-SiO2热耦合的实验值的范围。
2010-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimized Tersoff and Brenner empirical potential parameters for lattice dynamics and phonon thermal transport in carbon nanotubes and graphene
我们研究了常用的Tersoff和Brenner经验原子间势的背景下的声子分散在石墨烯。我们已经找到了一个参数集，为每个经验势，提供了改进的拟合一些结构数据和平面内的声子色散数据的石墨。这些优化的参数集产生的值的声学声子的速度与测量数据更好地吻合。它们还提供了单壁碳纳米管中的晶格热导率值，与从原始参数集获得的值相比，这些值得到了相当大的改善。
2010-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Preconditioning of Membrane Stress to Control the Shapes of Ultrathin Crystals
本研究利用巨型单层囊泡膜生长六重对称超薄磷脂晶体，揭示冷却速率通过预处理膜张力调控成核、生长与晶体形貌，并建立仅依赖物理性质的应力演化模型。
2024-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The low temperature thermal expansion of single-walled carbon nanotube bundles saturated with nitrogen
采用热膨胀法研究了2.2 ~ 43 K温度区间内N2杂质对单壁碳纳米管束径向热膨胀系数（ar）的影响。N2对碳纳米管束的饱和作用导致在整个温度范围内ar的正值急剧增加，并且在T约28 K时热膨胀系数（ar）（T）出现非常高且宽的最大值。研究了氮饱和的两端开口和封闭的单壁碳纳米管束粉末中杂质的低温脱附。
2010-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prolonging Carrier Lifetime in P-type 4H-SiC Epilayer by Thermal Oxidation and Hydrogen Annealing
Xiamen University（厦门大学）；Jiujiang Research Institute of Xiamen University（厦门大学九江研究院）；Xiamen Institute of Technology（厦门理工学院）
本研究通过热氧化和氢退火工艺有效延长P型4H-SiC外延层的少数载流子寿命，提升高电压SiC双极器件性能。
2024-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-ballistic Thermal Transport in Carbon Nanotubes
该研究通过纳入四声子散射的玻尔兹曼输运方程迭代解法，揭示单壁碳纳米管的非弹道热输运机制，解决了其热导率长度依赖性的长期争议，且预测其300K下热导率达3700 W/m-K，为已知材料最高。
2023-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electro-Thermal Transport in Metallic Single-Wall Carbon Nanotubes for Interconnect Applications
这项工作是第一个电热金属单壁碳纳米管（SWNTs）的互连应用研究。实验数据和仔细的建模表明，自加热是显着的短（1 < L < 10 μ m）的纳米管在高偏压下。在250 K以上，微米级单壁碳纳米管的低偏压电阻也被发现受到光学声子吸收（以前被忽略的散射机制）的影响。我们还探讨了在环境空气中的单壁碳纳米管的长度依赖性电击穿。如果将每单位长度的功率密度限制为小于5 uW/um，则可以避免单壁碳纳米管互连中的显著自加热。
2006-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Extremely High Thermal Conductivity of Aligned Bulk Carbon Nanotube-Polyethylene Composites
本体聚合物的差的导热性可以通过将它们与高导热性材料如碳纳米管组合来增强。通过非平衡分子动力学模拟，发现定向碳纳米管-聚乙烯复合材料（ACPC）具有高的热导率。分析表明，这种排列结构不仅可以利用碳纳米管的高导热性，而且可以提高聚乙烯（PE）链的导热性。我们的预测可能会激发制造对齐的聚合物基复合材料的各种应用。
2015-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Thermal rectification in carbon nanotube intramolecular junctions: Molecular dynamics calculations
用分子动力学方法研究了（n，0）/（2n，0）分子内结中的热传导。研究发现，热传导是不对称的，即热传输优选地在一个方向上。这种现象也称为热整流。整流对连接部分的详细结构依赖性较弱，但对温度梯度依赖性较强。我们还研究了管半径和分子内结长度对整流的影响。我们的研究表明，拉应力可以增加矫正。解释了整流的物理机制。
2007-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of O2 impurities on the low temperature radial thermal expansion of bundles of closed single-walled carbon nanotubes
采用热膨胀法研究了氧杂质对封闭单壁碳纳米管束径向热膨胀（ar）的影响。饱和的碳纳米管束与氧引起的增加，在使用的温度的整个间隔中的积极的ar值。在20 K以上，ar（T）的温度依赖性出现了几个峰.研究了由两端开口和封闭的单壁纳米管束组成的粉末中氧的低温脱附
2011-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Role of Electrical and Thermal Contact Resistance for Joule Breakdown of Single-Wall Carbon Nanotubes
收集并分析了绝缘基底上单壁碳纳米管在空气中的电击穿数据。焦耳击穿功率与纳米管长度的一个普遍的缩放被发现，这似乎独立于所使用的绝缘基板或其厚度。这表明在单壁碳纳米管和绝缘体之间的界面处的热阻，以及单壁碳纳米管和电极之间的热阻，支配从纳米管的散热。击穿功率缩放的分析模型，提供了一个直观的，物理的理解击穿过程。电极接触处的电阻和热阻限制了亚微米单壁碳纳米管的击穿行为，对于微米长的管，击穿功率与长度成线性比例，并且对于中间（~ 0.5 μ m）长度范围观察到最小击穿功率（~ 0.05 uW）。
2008-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of Single Wall Carbon Nanotubes: Diameter and Annealing Dependence
体单壁碳纳米管（SWNT's）的热导率k（T）在低T下显示出线性温度依赖性，这归因于声子的一维量子化。为了进一步探讨这个问题，我们测量了具有不同平均管直径的样品的k（T）。我们观察到线性k（T）更高的温度在样品中具有更小的直径，在协议的量化图片。此外，我们还研究了退火对k（T）的影响。我们观察到退火样品的k（T）的增强，这归因于缺陷的愈合和杂质的去除。这些测量结果表明，单壁碳纳米管材料的热性能可以通过操纵其固有的纳米级性能来控制。
2001-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultra High Thermal Resolution Scanning Probe Microscopy via Carbon Nanotube Tipped Thermal Probes
我们提出了一种新的概念，扫描热纳米探针，利用极端的热传导的碳纳米管（CNT）之间的探针和样品的通道热量。CNT在扫描热显微镜（SThM）中的集成克服了标准SThM探针的主要缺点，其中顶端SThM探针的低热导率是主要限制因素。CNT（CNT-SThM）的集成将SThM灵敏度扩展到更高热导率材料（例如金属、半导体和陶瓷）中的热输运测量，同时还提高了空间分辨率。使用CNT-SThM探针对超大规模集成（ULSI）互连中的热传输进行的研究显示了陶瓷层中的热传输的精细细节，这对于减轻ULSI金属电流引线中的电迁移至关重要。对于几层石墨烯，CNT-SThM探针的热传输灵敏度和空间分辨率与标准SThM探针相比表现出显著优异的热分辨率，实现了20-30 nm的形貌和~30 nm的热空间分辨率（与标准SThM探针的50-100 nm相比）。CNT出色的轴向导热性、高纵横比和坚固性使CNT-SThM成为测量纳米级热物理性质的完美热探针，也是下一代热显微镜的优秀候选者。
2013-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Dissipation and Variability in Electrical Breakdown of Carbon Nanotube Devices
我们研究了SiO2衬底上碳纳米管（CNT）器件的高场电击穿和热耗散。通过分子动力学（MD）模拟揭示了由与衬底的范德华相互作用引起的CNT的热“足迹”。实验和建模发现CNT-基底热耦合比例与CNT直径成正比，与SiO2表面粗糙度（~d/Δ）成反比。扩散失配模型（DMM）和数据的比较揭示了对于最大直径（3-4 nm）的CNT，在室温下每单位长度的热耦合的上限为~ 0.4W/K/m，在600 C下为~ 0.7W/K/m。我们还发现半导体碳纳米管可以过早地击穿，并显示更多的击穿可变性，由于阈值电压的动态变化，其中金属碳纳米管是免疫的，这对选择性电击穿在碳纳米管电子产品提出了根本性的挑战。
2010-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser Stimulated Thermal Conductivity in chiral carbon nanotube
研究了手性碳纳米管的激光诱导热导率。手性碳纳米管的热导率计算使用一个易于处理的分析方法。这是通过求解紧束缚近似中获得的能量色散关系的玻尔兹曼输运方程来完成的。得到了电子沿周向χ c和轴向χ z的热导率。对所得结果进行了数值分析，发现χ_c和χ_z在激光辐照下都是振荡的。我们还注意到，激光源引起χ_c和χ_z值的急剧减小。
2012-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging Dissipation and Hot Spots in Carbon Nanotube Network Transistors
我们使用碳纳米管网络（CNN）晶体管的红外测温，并发现在操作过程中形成的独特的热点。然而，击穿时的平均CNN温度明显低于单个纳米管击穿时的预期温度，这表明纳米管结处的功率耗散极高。统计分析和与热模型的比较可以提取平均管-管结热阻，~4.4x10^11 K/W（热导率~2.27 pW/K）。这表明纳米管结对CNN传输、耗散和可靠性的影响比诸如低衬底热导率的外在因素大得多。
2011-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium Green's Function Approach to Phonon Transport in Defective Carbon Nanotubes
我们已经开发了一种新的理论形式主义声子输运纳米结构中使用非平衡声子格林函数技术，并已将其应用于有缺陷的碳纳米管的热传导。碳纳米管中的低温热导的普遍量子化可以观察到，即使在存在局部结构缺陷，如空位和Stone-Wales缺陷，因为长波长的声学声子不被局部缺陷散射。然而，在室温下，热导是严重影响缺陷散射，因为入射声子散射的缺陷周围的局部声子。我们发现一个显着的变化，从量子到经典功能的热输运通过缺陷碳纳米管随着温度的升高。
2006-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Functionalization on Thermal Properties of Single-Wall and Multi-Wall Carbon Nanotube - Polymer Nanocomposites
已知碳纳米管的羧基官能化（-COOH基团）改善其分散性质并增加碳纳米管-聚合物纳米复合材料的导电性。我们已经通过实验研究了这种类型的功能化对纳米复合材料的热导率的影响。结果发现，虽然即使少量的碳纳米管（~1重量%）可以提高导电性，但需要更大的负载分数（~3重量%）来提高纳米复合材料的导热性。功能化的多壁碳纳米管作为填料材料的表现最好，导致同时改善复合材料的电性能和热性能。单壁碳纳米管的功能化降低了热导率的提高。所观察到的趋势被解释的事实，而表面官能化增加碳纳米管和聚合物基体之间的耦合，它也导致形成的缺陷，这阻碍了声学声子在单壁碳纳米管的传输。所得结果对碳纳米管和石墨烯作为填料改善复合材料的热、电和机械性能具有重要意义。
2013-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Hidden layered structures from carbon-analog metastability in metal dichalcogenides
Muroran Institute of Technology（室兰工业技术大学）
本研究揭示了金属硫化物中隐藏的层状结构，通过高压条件下的相变发现二维材料的基态特性，并连接了二维材料科学与高压科学。
2025-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conduction of one-dimensional carbon nanomaterials and nanoarchitectures
本文综述了一维碳纳米材料和碳纳米结构的热输运性质的研究现状。考虑到碳的不同杂化状态，重点介绍了各种一维碳纳米材料，如金刚石纳米线、五元石墨烯纳米管、超纳米管和碳炔。基于实验测量和模拟/计算结果，我们讨论了这些一维碳纳米材料的热导率对各种因素的依赖性，包括尺寸效应，温度影响，应变效应等。本文综述了一维碳纳米材料和纳米结构的热输运性质，为有效的纳米热管理铺平了道路。
2018-03-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dynamics of ultrathin metal films on amorphous substrates
建立了一个数学模型，分析了非晶衬底上金属薄膜（SiO_{2}）表面扰动的生长/衰减速率。该公式结合了Mullins [J.Appl.Phys.v30，77，1959]的方法用于体基质，其中曲率驱动的质量传输和表面变形可以通过表面/体积扩散和蒸发-冷凝过程发生，以及Spencer等人[Phys.Rev.Lett.1999]的方法。V67，26，1991]描述了在外延应变下薄膜中的固态传输。应用该模型研究了快速热脉冲作用下薄膜中固相传质相对于液相去湿的相对速率。具体地，我们最近已经表明，多个周期的纳秒（ns）脉冲激光熔化和非晶衬底上的金属氧化物膜的再固化可以导致形成各种类型的空间有序的纳米结构[Phys. Rev. B，v75，235439（2007）]。斑图形成归因于流体动力学不稳定性引起的薄膜的去湿。在这样的实验中，膜在每个热循环的大部分期间处于固态。基于上述模型的线性稳定性分析的结果表明，固态传质对表面的形态变化的影响可以忽略不计。因此，由液相不稳定性引起的表面变形在冷却阶段被快速淬火。这种变形状态通过随后的激光脉冲进一步演化。这些结果的影响，开发精确的计算机模拟薄膜去湿的高能束，旨在制造光学活性纳米材料的应用，包括信息处理，光学器件和太阳能收获。
2007-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Expansion and Diffusion Coefficients of Carbon Nanotube-Polymer Composites
采用经典的分子动力学（MD）方法模拟了碳纳米管-聚乙烯复合材料的热膨胀和扩散特性。添加到聚合物基体中的碳纳米管被发现增加玻璃化转变温度Tg，和热膨胀和扩散系数的复合材料中的Tg以上。这些发现可能对CNT复合材料加工、涂层和油漆应用产生影响。
2002-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Tetracene ultrathin film growth on silicon
无机-有机界面对于通过单重态激子裂变（SF）提高硅基太阳能电池的功率转换效率是重要的。利用近边X射线吸收精细结构（NEXAFS）和X射线光电子能谱学（XPS）实验结合密度泛函理论（DFT）计算，研究了SF分子并四苯（Tc）在氢钝化Si（111）[H-Si（111）]和氢化非晶硅（a-Si：H）上的第一单层结构.对于生长在或低于衬底温度为265 K的样品，所得到的超导薄膜主要由几乎直立的分子。分子排列与Tc体相非常相似，共轭分子平面法线与表面法线（$α$）之间的平均角仅略高，约为77°。从碳的K边X射线吸收谱判断，在H-Si（111）和a-Si：H衬底上生长的Tc分子的取向几乎相同，在（亚）单层到多个单层覆盖下也是如此。然而，退火至室温使膜结构朝向约63°的较小$α$改变。详细的DFT辅助分析表明，这种结构转变与较低的堆积密度相关，并且需要精心选择的热能量。因此，我们将得到的结构归因于一个独特的单层配置，其特征在于倾斜度较小，但仍然有序的分子。与衬底波函数的较大重叠使得这种布置对于SF辅助硅太阳能电池中的优化界面电子转移具有吸引力。
2020-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Reducing the thermal conductivity of carbon nanotubes below the random isotope limit
我们发现，引入分段同位素无序模式可能会大大降低原始碳纳米管的热导率低于不相关的无序值。这是声子散射过程中不同长度尺度之间相互作用的结果。我们使用从头算原子格林函数计算来量化各种类型的分割的效果类似于实验产生的同位素工程富勒烯的聚结。
2009-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin catalyst-free InAs nanowires on silicon with distinct 1D sub-band transport properties
具有一维（1D）亚能带结构的超薄InAs纳米线（NW）是用于先进量子电子器件的有前途的材料，其中亚30 nm直径限制的尺寸以及Si上的后CMOS集成方案是非常期望的。在这里，我们展示了两种选择性合成方法，实现外延，高纵横比的InAs纳米线在硅上的直径小于20 nm。第一种方法利用直接气相-固体生长来通过线间间距、掩模开口尺寸和生长时间来调整NW直径。第二个方案探讨了一个独特的逆反应生长的侧壁的InAs纳米线的热分解下控制砷通量和退火时间。有趣的动力学有限的依赖关系之间的线间距和变薄的动态发现，产生的直径低至12纳米的稀疏NW阵列。我们清楚地验证了1D的子能带结构在cnws明显的电导步骤，在低温下使用背栅NW场效应晶体管的传输测量。相关的模拟揭示了单和双简并电导步骤，突出了旋转六角对称性，并再现了扩散一维传输极限的实验痕迹。在真实的背栅配置下的建模进一步证明了导致非对称载流子分布和依赖于栅偏置的简并度的提升的机制。
2020-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Interface heat transfer between crossing carbon nanotubes, and the thermal conductivity of nanotube pellets
我们从理论上计算交叉单壁碳纳米管的各种手性之间的界面热阻，使用原子格林函数方法与半经验势。然后将结果用于模拟三维纳米管颗粒在真空中的热导率。对于1 $μ$ m的平均纳米管长度，该模型产生了数W/m-K量级的致密颗粒的热导率的上限。这与单独悬浮的纳米管上报道的超高热导率形成鲜明对比。结果表明，纳米管颗粒可能具有作为热绝缘体的应用。
2008-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Computational study of the thermal conductivity in defective carbon nanostructures
我们使用非平衡分子动力学模拟来研究包括同位素杂质在内的缺陷对碳纳米管、石墨烯和石墨烯纳米带的热导率的不利作用。我们发现，即使在结构完美的纳米管和石墨烯，同位素杂质降低了高达一半的热导率，通过减少声子平均自由程，甚至更大的热导率降低，具有相同的物理起源，发生在存在结构缺陷，包括空位和窄石墨烯纳米带的边缘。我们的计算调和以前的研究结果，不同的数量级，通过确定各种计算方法的局限性。
2012-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Evaluation of homogenized thermal conductivities of imperfect carbon-carbon textile composites using the Mori-Tanaka method
本文提出了一种三尺度均匀化方法来估算多孔碳-碳织物复合材料的有效导热系数。在每个尺度上-纤维束水平（微观尺度）、纱线水平（介观尺度）和层合物水平（宏观尺度）-采用基于Mori-Tanaka平均方案的两步均匀化过程。这涉及在没有孔隙的情况下首先评估有效性质。在下一步骤中，将椭圆形孔引入到新的、通常正交各向异性的基质中，以提供由聚合物前体热转化成碳基质而产生的卷曲空隙和横向和分层裂纹的存在。其他来源的缺陷也归因于制造过程，包括不均匀的纹理的增强，考虑到通过直方图的倾斜角沿纤维束路径测量连同一个特定形状的等效椭圆形夹杂物。分析表明，一个合理的协议的数值预测与实验测量可以实现。
2008-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo Simulations of a Model for Heat-assisted Magnetization Reversal in Ultrathin Films
为了开发实际上有用的系统，用于以太比特/cm $^2$以上的密度进行超高密度信息记录，需要同时实现室温下的高热稳定性和高记录速率。已经提出的一种达到该目标的方法是热辅助磁化反转（HAMR）。在该方法中，应用高介电常数材料，其介电常数在写入过程期间通过局部加热而暂时降低。在这里，我们提出了动力学蒙特卡罗模拟的HAMR的模型，在该模型中，在膜的中心部分的温度暂时增加到临界温度以上，例如通过激光脉冲。我们观察到，通过这种方法实现的加速，相对于在一个恒定的，亚临界温度下的开关时间，是最佳的中间强度的写入字段。利用有限系统中的成核诱导磁化翻转理论解释了这种效应。我们的研究结果应该是特别相关的记录介质具有较强的垂直各向异性，如Co-Co/Pt或Co/Pd多层膜。
2011-09-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A six degree of freedom nanomanipulator design based on carbon nanotube bundles
扫描探针成像和操纵的物质是至关重要的纳米科学和技术。然而，它的分辨率和在原子尺度上操纵物质的能力受到对探针精细结构的控制相当差的限制。在目前的通信中，提出了一种策略，以构建一个分子纳米操纵器从单壁碳纳米管。在预定的原子位置处的纳米管帽的共价修饰使得纳米管充当功能性“工具尖端”分子的支撑物。然后，具有对齐末端的一小束纳米管（3或4）可以充当用于悬浮分子的极高纵横比平行纳米操纵器，其中单个纳米管的伸长或缩回导致工具尖端在两个维度上的受控倾斜。再加上通常的SPM三个自由度和整个系统的旋转增强，该设计提供了六个自由度，用于成像和操纵物质，其精度和自由度是先进纳米技术所急需的。类似的设计也可以用其他高纵横比的纳米结构来实现，例如氧化物纳米线。
2010-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
