金属/半导体多层膜能量输运机理的理论与实验研究

能量在金属/半导体多层膜传输时，现有的界面热阻模型不能考虑声子-电子之间的散射或声子之间非弹性散射所提供的能量传输形式，这可能是造成目前的实验结果与理论预测模型之间存在偏差的原因所在。本项目采用蒙托卡洛模型对耦合的声子、电子运动的玻尔兹曼方程进行求解，研究各种散射对声子、电子运动过程的影响，定量分析杂质、界面粗糙度对电子阱平面方向动量的影响，建立描述界面热阻和Seebeck系数的较精确的数学模型；采用3 Omega方法测量Au/GaAs和Au/AlGaAs多层膜的导热系数、界面热阻及Seebeck系数，修正蒙托卡洛模型的关键参数；在理论与实验研究的基础上，通过设计高势垒屏蔽热动能较低的电子、设计多层膜的厚度及界面粗糙度以进一步降低声子的穿透率，从而提高金属/半导体多层膜的热电品质指数ZT值；同时，为建立较为精确的固/固界面热阻模型作一些基础性的工作。