[發明專利]一種氮摻雜改性石墨烯熱整流器件的設計方法

無效

• 申請號: 201310289825.5
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103425819A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 楊平;李霞龍;宮杰;唐昀青;劉玉
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

1.一種氮摻雜改性石墨烯熱整流器件的設計方法，其特征在于，依次采用如下步驟：

1）根據熱整流機制，對石墨烯進行氮原子摻雜，得到單原子氮摻雜石墨烯結構；

2）在氮摻雜石墨烯結構的兩端施加恒溫池，用來施加不同溫度；

3）不斷調控原子動能的交換頻率以尋求最佳對流傳熱系數；

4）對于不同溫度條件下所述的氮摻雜石墨烯結構進行熱導率及熱整流系數的計算。

2.根據權利要求1所述的一種氮摻雜改性石墨烯熱整流器件的設計方法，其特征在于，所述步驟1）的具體過程為：基于熱整流機制中不對稱系統的要求，在微納尺度下對石墨烯進行單原子氮摻雜，摻雜的氮原子形成三角形的排列，以達到石墨烯結構的不對稱性。

3.根據權利要求2所述的一種氮摻雜改性石墨烯熱整流器件的設計方法，其特征在于，所述氮摻雜石墨烯結構長度為10.35nm，寬度為3.8nm，摻雜的氮原子個數為10，每列氮原子之間間距相等，整個單原子三角形氮摻雜結構位置位于石墨烯結構的正中。

4.根據權利要求1所述的一種氮摻雜改性石墨烯熱整流器件的設計方法，其特征在于，所述步驟2）中恒溫池采用Nosé-Hoover恒溫池，通過計算機仿真施加在石墨烯結構的左右兩端，用來模擬現實中熱量傳遞。

5.根據權利要求1所述的一種氮摻雜改性石墨烯熱整流器件的設計方法，其特征在于，所述步驟3）中采用人為的方式調控原子動能的交換頻率。

6.根據權利要求1所述的一種氮摻雜改性石墨烯熱整流器件的設計方法，其特征在于，所述步驟4）的計算步驟如下：

（1）根據溫度這一變量，利用熱導率公式：K＝－q/(dT/dx)，以及熱整流公式：η=(?k_?(左→右)-?k_{（右→左）})/?k_{（右→左）}，計算得出每個溫度下所述氮摻雜石墨烯結構的熱導率和熱整流值，其中K為熱導率值，q為熱流密度，dT/dx為溫度梯度；η為熱整流值，k_?(左→右)為熱流從左端流向右端時的熱導率值，k_{（右→左）}為熱流從右端流向左端時的熱導率值；（2）通過以上數據分析，獲得最佳熱整流器件的設計方案。