2D Malzeme ve Termal Davranışa Giriş
Grafiksel olarak, optik disk (BN) ve geçiş metal dichalcogenides (TMD) gibi, termal iletkenlik (MoS2), bu malzemelerden yapılmış olan performans ve mekanik özellikler nedeniyle yoğun bir araştırma ilgisini çekmiştir.
The Role of intense Fonksiyonel Theory
DFT'nin Vakıfları
DFT:0)Density Fonksiyonel Teorisi[DFLT:1), elektron yoğunluğunın işlevsel olarak kullanılmasını sağlayan bir sistemdir.Komlektif olmayan elektronlar için doğrudan doğrulayıcı veya sayısal sistemler için kullanılan elektriksel sistemler.
DFT ile Phonon Hesaplamaları
Kristalin ısıtımı, kristalin sabitleme yöntemlerinin sabitleştirilmesi ve diğer uzaysal denklemlerin boyutlandırılması için, DFT'nin sabit olmayan yöntemlerin sabitleştirilmesi gerekir.
Termal Davranış için Yöntemoloji Simülasyon
Yapı optimizasyonu
Herhangi bir DFT tabanlı termal iletkenlik çalışması, 2D materyalinin tamamen rahat atom yapısını elde etmek için ilk adım. Monokat için, en az 15 Å vakum bölgesi, perpendiculara uçakla ilgili olarak, özellikle de sabit olmayan değişikliklerle ilgili düzeltmeler için eklenir.
Phonon Dispersion ve Force Constants
Denge yapısı belirlendiğinde, harmonik phonon hesaplamaları yapılır. DFPT kullanarak dinamik bir matris, yapısal bir dengesizliğe (örneğin, 6×6 ×1) ve sonra Fourier, phonon dağıtımı için bir üst düzeye kadar, boyutsal bir değişken için belirlenen bir dizi ayarlı sistemle yapılır.
Boltzmann Transport Equation
CENGT:0)Sekser (BTE) [Dönekli ısı iletkenliği (RTA) ile ilgili olarak, C1'in tüm saçılım mekanizmalarına (s.) göre daha iyi bir şekilde hız kazandırdığı, C {0)
Pratikler
Çeşitli sayısal parametreler hesaplamalı termal iletkenliğin doğruluğunu etkiler:
- [FONT:0) Supercell büyüklüğü:[Dönetici hesapları için, yeterince büyük bir süper hücre (veya yoğun bir DFPT q-mesh) hataları dökmekten kaçınmak için gereklidir.Birharmonik güç sabitleri için, süper hücre, kontraatomik etkileşimlerin yersiz ölçüde daha büyük olmalıdır.
- [FONT=0]K-point örnekleme: [D Supercell için yoğun bir k-point ağı (örneğin, 12× 12×1) birbirine yakın kuvvetler ve toplam enerjiler sağlar.
- [FONT=0]Smearing programı:[Dönetici:[Dönetici: 0) Gaussian veya Methfessel-Paxton, 0.02 Ry, genellikle grafikene kontrü gibi metal veya yarı metalik sistemlerle başa çıkmak için kullanılır.
- [FONT:0]Isotope saçı: [Dönetici: [Dönetici:0) Doğal izotopik karışımlar (örneğin, %9% 12C ve% 13C karbonda ısı iletkenliği 10-20% grafiklerde azaltılır. Bu katkı, izotoplu karışımlar ile rutin olarak dahil edilir (örneğin Tamura’nın modeli).
- [FONT:0]Temperyatür bağımlılığı: [Dönetici: [Dönetici: 0,5 ° K) Tam termal iletkenlik eğrisini elde etmek için çok sayıda sıcaklıkla hesaplanır.
DFT-Based Termal Davranış Simülasyonları
Başarılarına rağmen, DFT’nin 2D malzemedeki termal taşımalarının temelleri birkaç zorlukla karşı karşıya kalabilir.()C ⁇ maliyeti) süpervipli ve DFT’nin yoğunluğu ile hızlanabilir; ısıtılmış olan birçok değişken için yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte iki boyutlu olarak kullanılabilir.
Uygulamalar ve Future Yollar
Elektronikte ısı Yönetimi
Grafiksel iletkenliği, yüksek güç elektroniklerinde ısı yayıcıları için doğal bir aday yapar. DFT simülasyonları, grafiksel iletkenliği kullanmayı öngörerek, substratı nasıl azaltacağını tahmin ederek, katmanın sayısını ve tahıl büyüklüğü ısı dağılımını etkiler. Örneğin, simülasyonlar substratı azaltıcı phonon saçını ortadan kaldırırken, tüm kritik iletkenliği geri döndürürken, SiO2'nin tüm kritik altyapıyı nasıl azaltır.
Termoelektrik Malzemeleri
Düşük termal iletkenliği olan iki boyutlu malzemeler, yüksek bir Seebeck katsayı, yüksek elektrik iletkenliği ve düşük termal iletkenliği gerektirir. DFT bazlı termal iletkenlik, SnSe (bu, düşük ⁇ lat of ~0.4 W/m·K'yı dışsal bir yöne götürür), Bi2Te3 ve birkaç kat daha fazla kimyasal taşıma tahminleri ve iyonik ölçümler için önerilen 2D termoelektrikler, araştırmacılar düşük ⁇ (örneğin, yumuşak akustik modlar, sıçanlar veya yüksek çözünürlükte) için yol açmaları için.
Makine Öğrenme ve Yüksek-Throughput Ekran
DFT tabanlı BTE hesaplamalarının yüksekphosa maliyeti, makine öğreniminin (ML) interatomik potansiyellerinin geliştirilmesini teşvik etti ve DFT 2D materyali için DFT verilerinin siparişleri ve yakınlıkta bulunan hesaplamalar ile ilgili olarak, Gaussian lojistiği potansiyeline (G) ve DFT'nin (DP)[DFT) 2D yüzeysel ölçümler için yüksek çözünürlükte ölçüler için yüksek çözünürlükte, 10 000 ölçümler için yüksek çözünürlükte bulunan ve 10 000 adetli çalışma için elektriksel iletkenlik hesaplamaları doğrulamaktadır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Mekanik Fonksiyonel Teorisi ile 2D malzemede termal iletkenliği sağlamak, biyoenerjik sistemlerin performanslarını destekleyen ayrıntılı, atomik bir anlayış sağlar.DFT-derived güç süreklilerini Boltzmann Transport Equation ile birleştirerek, araştırmacılar bu elektronik malzemelerin doğruluğunu ve erişilebilirliğini tahmin edebilir ve bu elektronik tasarımın etkilerini araştırır ve termoelektrik dönüşümleri için malzemeler mühendisliğine rehberlik eder.