碳化硅中点缺陷对热传导性能影响的分子动力学研究

作     者：王甫 周毅 高士鑫 段振刚 孙志鹏 汪俊 邹宇 付宝勤 Wang Fu;Zhou Yi;Gao Shi-Xin;Duan Zhen-Gang;Sun Zhi-Peng;Wang Jun;Zou Yu;Fu Bao-Qin

作者机构：四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室成都610064 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610200 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:51501119) 中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2022年第71卷第3期

页      码：243-249页

摘      要：碳化硅(SiC)由于性能优异,已广泛应用于核技术领域.在辐照环境下,载能入射粒子可使材料中的原子偏离晶体格点位置,进而产生过饱和的空位、间隙原子、错位原子等点缺陷,这些缺陷将改变材料的热物性能,劣化材料的服役性能.因此,本文利用平衡分子动力学方法(Green-Kubo方法)采用Tersoff型势函数研究了点缺陷对立方碳化硅(β-SiC或3C-SiC)热传导性能的影响规律.研究过程中考虑的点缺陷包括:Si间隙原子(Si_(I))、Si空位(Si_(V))、Si错位原子(Si_(C))、C间隙原子(C_(I))、C空位(C_(V))和C错位原子(C_(Si)).研究结果表明,热导率(λ)随点缺陷浓度(c)的增加而减小.在研究的点缺陷浓度范围(点缺陷与格点的比例范围为0.2%-1.6%),额外热阻率(ΔR=R_(defect)–R_(perfect),R=1/λ,R_(defect)为含缺陷材料的热阻率,R_(perfect)为不含缺陷材料的热阻率)与点缺陷的浓度呈线性关系,其斜率为热阻率系数.研究表明:空位和间隙原子的热阻率系数高于错位原子的热阻率系数;高温下点缺陷的热阻率系数高于低温下点缺陷的热阻率系数;Si空位和Si间隙原子的热阻率系数高于C空位和C间隙原子的热阻率系数.这些结果有助于预测及调控辐照条件下碳化硅的热传导性能.

主 题 词：碳化硅 热导率 分子动力学 点缺陷 

学科分类：081702[081702] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0703[理学-化学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.71.20211434

馆 藏 号：203107215...