半导体纳米结构内部界面热阻与热输运机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    51176205
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    王照亮
  • 依托单位：
    中国石油大学（华东）
  • 学科分类：
    E0603.传热传质学
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

半导体纳米膜、线、颗粒等材料以其可调控的低维导热特性成为微电子、光电子、高效热电能量转换等器件的优选材料，但由于材料尺度的减小以及与界面的相互作用，其界面热阻等导热特性相对常规尺度半导体材料发生了较大变化。实验上，本研究拟应用宽频多次谐波探测系统和激光光热反射系统相结合，在50-400K范围内测量厚度20-200nm范围内半导体薄膜结构内部界面热阻，从中获得载能粒子相互作用及其规律，揭示界面热阻的温度和尺度效应；理论上，采用基于晶格动力学的声子谱法研究半导体纳米薄膜在其厚度量级与声子平均自由程相当后的改变，以及薄膜与基体之间、薄膜与薄膜之间相互作用对半导体纳米薄膜声子的影响，分析微观导热机制；以实验测量和数值计算结果为依据，从波尔兹曼方程出发研究半导体纳米薄膜界面上的能量传递规律；找出调控微纳米尺度半导体结构内部界面热阻的途径和方法。

结项摘要

半导体纳米结构中纳米薄膜与基体之间的界面热阻在热输运过程中起主导作用，纳米薄膜近界面区域受声子主导的热输运极为复杂。搭建了室温至500 K真空加热宽频3ω法测试系统，测试频率达MHz。建立了基于频率扫描的热阻抗网络模型并结合电流扫描3ω法，得到ZrO2、SiO2增透膜与基体之间的界面热阻分别为0.108 m2·K·MW-1和0.066 m2·K·MW-1。分别采用宽频3ω法和双波长飞秒激光泵浦探测系统，进行了纳米薄膜界面热阻温度效应和空间尺度效应实验研究。采用宽频3ω法和热阻抗网络模型，在270-380K范围内，测试的界面热导随温度的变化为hBD,DLC-CNT~T0.88 和 hBD,CNT-Si~T0.82；声子非弹性散射模型预测结果比实验值大2-3个数量级，高温下光学声子强化了界面热输运。利用双波长飞秒激光泵浦探测系统测量的Al-HfO2-Si的测量结果显示，有效界面热导随HfO2薄膜厚度的增加不断减小。采用分子动力学和声子输运理论，预测了碳纳米管、石墨烯与Si基体之间的界面热导，对半导体纳米结构的热整流效应进行了理论模拟。揭示了近界面区域的声子约束和非弹性散射在近界面区域能量传递过程起主导作用。

项目成果

期刊论文数量（19）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Prediction and measurement of thermal transport across interfaces between semiconductor and adjacent layers
预测和测量半导体与相邻层之间界面的热传输
  • DOI：
    10.1016/j.ijthermalsci.2014.01.017
  • 发表时间：
    2014-05
  • 期刊：
    International Journal of Thermal Sciences
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Dawei Tang;Dawei Tang;Ke Xu;Ke Xu
  • 通讯作者：
    Ke Xu
3ω法研究微尺度下铂丝自然对流换热
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    工程热物理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王照亮;梁金国;唐大伟
  • 通讯作者：
    唐大伟
利用3omega;法空气中微细丝表面传热研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    International Journal of Thermal Sciences
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    王照亮
  • 通讯作者：
    王照亮
Heat transfer enhancement of spray cooling in straight-grooved surfaces in the non-boiling regime
非沸腾状态下直槽表面喷雾冷却的强化传热
  • DOI：
    10.1016/j.expthermflusci.2015.08.001
  • 发表时间：
    2015-12
  • 期刊：
    Experimental Thermal and Fluid Science
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Zhang Wei;Zhang Wei;Wang Zhaoliang;Wang Zhaoliang
  • 通讯作者：
    Wang Zhaoliang
Al/GaN/Al_2O_3微纳米多层结构界面热阻实验重构
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    工程热物理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    祝捷;祝捷;唐大伟;唐大伟
  • 通讯作者：
    唐大伟

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其他文献

激光光热反射法测量多层结构热物
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    强激光与粒子束，已接受
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  • 作者：
    布文峰;唐大伟;王照亮
  • 通讯作者：
    王照亮
3ω法测量单根碳纤维导热系数和
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    工程热物理学报，Vol.28, No.3 (2007), pp.745-747
  • 影响因子：
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  • 作者：
    王照亮;唐大伟;布文峰;张伟刚
  • 通讯作者：
    张伟刚
应用3omega法测量激光系统中非线
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  • 期刊：
    强激光与粒子束，Vol.18, No.7 (2006), pp.1071-1075
  • 影响因子：
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  • 作者：
    王照亮;唐大伟;陈焕倬
  • 通讯作者：
    陈焕倬

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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