二维材料界面热阻的研究与调控开题报告终结版

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1、TONGJIUNIVERSITY学术型硕士研究生学位论文选题报告及工作计划课题名称二维材料界面热阻的研究与调控学号研究生专业凝聚态物理所在院系物理科学与工程导师副导师选题时间2016年11月21日同济大学研究生院年月日161．研究问题1）在预研究的基础上提出应用研究（设计）中的科学问题.2）课题来源、选题依据和背景情况3）课题的研究目标以及理论意义和实际应用价值1）在预研究的基础上提出应用研究（设计）中的科学问题.随着科学技术的不断革新进步，电子产品逐渐成为我们日常生活必不可少的一部分，随着电子产品的轻便化和小型化，对电子元器件的散热问题提出越来越高的要求，怎

2、么能提高散热？热量在微纳米尺度的二维材料是如何传递？2）课题来源、选题依据和背景情况在这个信息化的时代，人们对电子产品的小巧轻便提出越来越高的要求，然而微纳米材料的元器件散热问题一直制约半导体工业发展。所以寻找高热导材料，了解微纳米二维材料间传热机制，提高散热是本课题研究的重点。我们知道集成电路的散热分为二个过程，第一是单个晶体管产生热量扩散到封装外壳，第二是由封装外壳经过多种介质扩散到环境中。这其中最重要的一个步骤就是各介质之间的界面热传导问题。这也就是我的课题要研究的问题，就是研究不同材料间界面热导问题，如目前研究最热的材料氮化硼与石墨烯。我采用的测量方法

3、是使用易于上手操作的方法。3）课题的研究目标以及理论意义和实际应用价值本课题研究目标是研究二维材料间热量传导与调控，以提高微纳米材料的散热问题。本课题理论意义是用3w方法研究二维材料在法线方向如何传导以及不同界面对界面热阻的大小的影响。本课题的实际应用价值是微纳米元器件散热问题一直阻碍电子工业的进一步发展，寻找高热导材料、提高二维材料界面散热与电子器件未来发展关系密切，具有广阔应用前景。162．文献综述（文献综述不得少于2000字）1）国内外在该研究方向的研究现状及发展动态2）研究问题在本研究领域应用上的地位与价值1）国内外在该研究方向的研究现状及发展动态在这

4、个电子信息化的时代，人们对电子产品的小巧轻便提出越来越高的要求，然而微纳米材料的元器件散热问题一直制约半导体工业发展。所以寻找高热导材料，了解微纳米二维材料间传热机制，是海内外科研工作者共同的追求。我们知道集成电路的散热分为二个过程，第一个过程是单个晶体管产生热量扩散到封装外壳，第二个过程是由封装外壳经过多种介质扩散到环境中。这其中最重要的一个步骤就是各介质之间的界面热传导问题。这也就是我的课题要研究的问题，就是研究不同材料间界面热导问题，如目前研究最热的材料氮化硼与石墨烯。在2013年王蕾在科学杂志发表了一篇关于如何转移三明治结构二维材料的方法（氮化硼-石墨

5、烯-氮化硼），由于我要研究的是关于二维材料薄膜之间界面热阻的研究与调控，所以在我制备不同薄膜组合的样品就需要用到王蕾的这种制备样品的方法。首先是在硅片上剥离寻找符合要求的氮化硼石墨烯样品，接着用PPC（polypropylenecarbonate聚碳酸亚丙酯）旋在氮化硼样品表面，用PDMS将PPC连同氮化硼一块粘下来，置于玻璃片一端，接着讲石墨烯样品放在显微镜载玻台上，使用转移平台借助显微镜将氮化硼与石墨烯结合，由于氮化硼对石墨烯的粘力大于硅片对石墨烯的粘力所以氮化硼会将石墨烯吸在玻璃片下方，接着用另一块氮化硼样品放在载玻台上，用同样的步骤将氮化硼石墨烯结构转

6、到另一块氮化硼上。我采用的测量方法是使用易于上手操作的方法。这种方法是使用单独元件同时作为加热器与温度传感器，根据加热电阻的频域特性可知基底或待测薄膜热导率等热物性。法测热导率，都是在样品上制备一定形状厚度的金属膜，通入交流电，金属膜有内阻就会产生的温度变化，而待测样品电阻与温度变化是线性变化，故金属膜电阻变化也是以的频率变化。所以最终金属膜在频率为交流电流与频率为的电阻变化共同作用会产生频率为的电压信号，电压信号可用锁相放大器提取出。因这个三倍频信号只与热作用有关，通过测量的电压信号，再经过一些理论近似和推理得出电压三次谐波信号与待测热导率关系即可求得待测样

7、品热导率。16方法是目前来说测量块体材料、薄膜热导率较有效的方法，但这样方法会把样品理想化。例如，从上述文献中我们可知，基本不考虑加热膜对实验结果产生的影响。而实际上，加热膜本身具有一定热容，当通入交流电流进行加热时，金属膜会吸收部分热量。高温下金属膜与样品接触热阻很小，可忽略不计；低温下，金属膜与样品的接触热阻随温度降低而升高，而且加热膜自热在低温环境下影响也较大。在方法理论推导中，是忽略这部分热量的。也就是说，在高温情况下，理论推导基本与实际热量传导一致；但在低温情况下，加热膜所产生的温度梯度是不可以忽略的，理论推导就有一定误差。目前关于低温系统用方法测量

8、样品热导率的文章很少，我们就这一研究空