摘要: ZnS薄膜材料是新兴的宽禁带第三代半导体，一般有两种不同的结构，闪锌矿结构与纤锌矿结构，通常，闪锌矿结构更为稳定。闪锌矿硫化锌由于具有优良的物理、化学特性而被广泛的应用于很多的领域，如光电器件、太阳能电池等等。电子元器件都避免不了热量... 展开 ZnS薄膜材料是新兴的宽禁带第三代半导体，一般有两种不同的结构，闪锌矿结构与纤锌矿结构，通常，闪锌矿结构更为稳定。闪锌矿硫化锌由于具有优良的物理、化学特性而被广泛的应用于很多的领域，如光电器件、太阳能电池等等。电子元器件都避免不了热量的产生，并且伴随着器件尺寸逐渐以微纳米为主，器件自身存在的传热和散热的问题变得尤为突出。为了使器件工作性能更稳定和可靠，完善器件的热设计和热管理，开展对闪锌矿ZnS薄膜材料的热导率的研究十分重要。由于低维材料理论尚无确论，而实验研究又十分困难，不仅需要投入非常贵的设备，而且还费时费力，计算机模拟的方法将更容易施行，并且还能降低成本。 本文就应用了计算机模拟方法中的非平衡分子动力学的方法，利用了COMPASS力场，在NVE系综，及周期性的边界条件下，在室温300K下，研究了不同薄膜厚度与不同空位浓度下的闪锌矿ZnS薄膜材料的热导率。模拟的结果表明： 当模拟的ZnS薄膜的厚度在12.92nm-17.25nm之间，其热导率的值范围在0.449742W/(m?K)-0.620647W/(m?K)之间。硫化锌纳米薄膜的的热导率要明显的小于硫化锌体材料的热导率，显示出了纳米材料的尺寸效应。硫化锌纳米薄膜厚度增加时，热导率也增加。依据气动理论对尺寸效应展开了分析，模拟计算的薄膜在十几纳米时，薄膜的热导率是与模拟的薄膜厚度有依赖关系。 当模拟含有硫空位的硫化锌薄膜，模拟的薄膜厚度为15.08nm。含有硫空位缺陷的ZnS薄膜的热导率要小于无缺陷的ZnS薄膜的热导率，且空位浓度从0.02790%增加到0.08371%，热导率从0.309075W/(m?K)下降到0.21721W/(m?K)。产生这种结果的原因是由于空位缺陷引起晶格的改变，从而平均的自由程降低，导致了比纯晶体的ZnS薄膜的热导率数值小。 收起