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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7月11日電 清華大學工程力學系、清華大學微納米力學中央徐志平研究組近期的研究《分子結器件的臨界熱功率》（The critical power to maintain thermally stable molecular junctions）揭示了分子結器件中的熱耗散機制，并指出了維持其熱穩定性的條件，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、熱探針技術等應用設計提供了參考。該論文第一作者為清華大學微納米力學中心研究生王艷磊，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定性前提。

　　隨著產業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。分子結構作為電子、能量轉換等運用中的癥結器件，在任務時發生熱量。該熱效應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。跟著標準的減小、功率的提高，器件中的熱產變得明顯。試驗數據表白溫升可高達數百開爾文，從而對器件的穩定性形成必定影響，比方引發分子結構激烈的熱致振動，或使得分子與電極產生離開等。因而，理解分子器件中的熱耗散過程，提出熱穩定設計原則跟性能優化計劃成為分子器件利用化的要害步調。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）/金剛石分子結結構。

　　在頒發于《天然－通信》的任務中，研究組研究了分子結器件中的熱耗散與輸運進程。他們采取原子模仿研討了金剛石/苯分子/金剛石構造中的熱耗散過程，發明保持該器件穩定運轉(溫度回升小于50 開爾文)的臨界功率在1微瓦擺布，且此值可經由過程增添分子結中的苯份子數停止進步。他們的研究進一步指出了分子與熱電極之間熱學接觸對熱耗散效力的影響，發現其打仗熱阻在109開爾文每瓦量級，且受界面處的分子結構、受力、情況溫度等身分影響。這一研究發現為分子、納米電子器件的熱穩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。此中分子結構、受力狀況、產熱功率、接觸界面熱阻的影響須進行標定后才干有用地停止材料部分熱學性子的測定。

　　納米尺度界面的電、熱輸運特征對納米電子器件、納米復合材料的應用有主要意思。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、熱學性能的工程調控。他們發現經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絕緣，為上述應用提供了新的設計思緒。

　　徐志平博士于2010年入職于清華大學工程力學系、微納米力學與多學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、轉換過程，材料細不雅結構與微觀性能關系等物理力學識題，和這些基本研究在環境、動力等范疇的應用。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、清華大學自立科研項目標贊助。研究中的計算模擬工作在清華年夜學高性能盤算核心摸索100平臺上實現。

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供稿：航院 編纂：襄樺