点阵掺杂多层膜结构中声子输运机理的研究

采用量子点阵植入多层膜InGaAs/InGaAsP结构，建立Lennod-Jones (L-J)作用势分子动力学模型，定量研究不同尺度量子点对整个布里渊声子散射强度的影响，讨论声子在粗糙界面、曲线界面的穿透率；采用热反射法测量量子点阵植入的多层膜结构的导热系数，结合分子动力学模型，建立较为精确地描述颗粒尺度对声子散射强度的关系式，完善瑞利杂质散射模型；在理论研究基础上，优化多层膜厚度、点阵特征尺寸，进一步降低多层膜的导热系数，研究目标是使得多层膜的导热系数低于相应合金值。 2100433B

通过在多层金属点阵夹层结构部分层芯内填充隔热纤维、部分层芯内让冷却剂流过，本项目提出一种集被动隔热和主动散热于一体的轻质多功能防热结构。以往研究集中于金属点阵夹层结构的强制对流换热、且主要针对单层结构，隔热特性研究很少，尤其考虑多层金属点阵夹层结构的隔热与散热耦合更是鲜见。本项目拟采用实验、理论和数值计算相结合、宏细观相结合的研究方法，研究新型隔/散热结构的传热机理及重量优化方法，评价其隔/防热的技术效能。重点揭示高孔隙率金属点阵桁架导热、中间多层面板、隔热纤维、强制对流等对隔热性能的影响机制；建立不同层芯内导热、自然对流、热辐射和强制对流耦合换热的宏观瞬态传热理论模型；通过对各层芯高度梯度设计、合理布置强制对流层芯位置等措施，使隔/散热夹层结构重量达到最轻。本项目的研究将为金属点阵夹层结构在各种民用和军用工程中的广泛应用奠定理论基础和提供技术支撑。

本项目用蒙特卡洛等方法主要研究了在电磁场中等离子体鞘层的输运行为包括带电粒子的能量分布，密度分布 ，速率分布等及输运系数值电离系数，扩散系数，激发率，迁移率等。主要发现在放电等离子体中明显存在高能，中能和低能电子流，控制这些电子流的大小与分布可以提高电离率。在阴极鞘层区电离率分布与电子平均能量分布的峰值不同，与传统汤逊理论有所不同。在考虑了边界影响，磁场中的电子非弹性碰撞随磁场增加，与实验符合。对等离子体化学气相沉积提出了二元动力学理论，研究了等离子体输运过程对薄膜沉积率，质量转换率等影响。用PCVD方法制备了薄膜并用各种探针诊断等离子体参量，研究了了等离子体参量对薄膜的影响。实验与理论符合很好。 2100433B