石墨烯层数及化学势对近场热二极管热通量与整流效应的协同调控OA
石墨烯因其电子特性可调且能激发极化激元,在近场热辐射调控方面展现出巨大潜力.本文基于多层石墨烯覆盖碳化硅基底,构建了对称和非对称近场热二极管模型,用以揭示石墨烯层数、化学势及间隙距离对辐射热通量与整流比的协同调控规律.研究结果表明,石墨烯化学势和层数对热通量的调控效果强烈依赖于间隙距离.与无石墨烯覆盖和非对称石墨烯覆盖结构相比,当间隙距离小于300 nm时,对称单层和多层石墨烯覆盖结构可显著增强辐射热通量.在50—500 nm的间隙范围,热通量随石墨烯层数增加而升高,但其增幅随层数增加逐渐减缓.对于非对称石墨烯覆盖结构,间隙距离越小,石墨烯化学势及层数对热通量的调控作用越显著;当间隙距离超过300 nm时,该调控作用显著减弱,几乎可忽略不计.非对称石墨烯覆盖结构的整流比随间隙距离的增大呈现先增后减的趋势,其最大整流比可达0.155.较小的间隙距离、较低化学势及较少石墨烯层数是提升非对称石墨烯覆盖结构热整流比的有利因素.本研究揭示了石墨烯层数、化学势和近场效应之间的协同调控作用规律,为高性能近场热整流器的设计提供了理论支撑.
张佳瑶;郝雨;郭永鑫;何智慧;苏山河;杨智敏
延安大学物理与电子信息学院,延安716000延安大学物理与电子信息学院,延安716000延安大学物理与电子信息学院,延安716000延安大学物理与电子信息学院,延安716000 先进光电材料与器件陕西省高等学校重点实验室,延安716000 陕西省能源大数据智能处理省市共建重点实验室,延安716000厦门大学物理系,厦门361000延安大学物理与电子信息学院,延安716000 先进光电材料与器件陕西省高等学校重点实验室,延安716000 陕西省能源大数据智能处理省市共建重点实验室,延安716000
化学化工
近场热辐射热二极管石墨烯整流效应协同调控
《物理学报》 2026 (14)
P.266-276,11
国家自然科学基金(批准号:12364008)陕西省教育厅重点科学研究计划(重点实验室项目)(批准号:25JS138)延安大学博士科研启动项目(批准号:YDBK2019-54)资助的课题。
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