纳米尺度对热传输的影响有望在先进半导体架构的散热中发挥重要作用,并提高新型热电材料的效率。热传输测量通常在宏观尺度上进行,并给出多材料结构(包括各种界面和材料)的整体响应。纳米级材料和界面中热传输的原子计算机模拟有助于分析实验,了解尺寸和时间尺度的限制效应,并评估相关的宏观模型。1 到目前为止,通过分子动力学 (MD) 模拟对原子尺度上的热传输进行建模主要遵循两种方法。第一种方法称为平衡 MD,2 基于在给定温度下平衡的系统中热流波动的量化。最终使用 Green-Kubo 或爱因斯坦涨落关系来提取块体材料的热导率。第二种方法称为非平衡 MD 或直接法 3,其基础是在热源和热沉之间建立稳态热流,并从温度梯度的斜率或不连续性中分别提取热体积电导率或界面电导率。在目前的研究中,我们开发了一种不同的方法,称为 AEMD,即“接近平衡” MD。通过划定一个与其他部分温度不同的加热部分,最初将系统设置为非平衡状态。然后监测接近平衡的情况,即两部分之间的温差随时间的变化。可以证明,对于大多数实际关注情况,温度衰减呈指数增长。通常在几十分之一到几百皮秒内达到平衡,因此,与平衡MD中自相关函数的计算和非平衡MD中稳态热流的建立相比,计算成本大大降低。此外,AEMD方法基于平均
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