黑磷薄膜辅助的近场辐射热整流开题报告

1. 研究目的与意义

众所周知，全球90%以上的能量与热有关，而仅仅13%的热量转换成电。因此，开发热器件并直接操纵热流具有重要意义。控制热流的能力有很好的应用前景，包括热管理，能量转换系统，热电路，热逻辑门和信息处理等。基于近场热辐射的热二极管，具有响应速度快、工作温度梯度高、正向热流大等特点，在热管理、能量转换系统、热力回路、热逻辑门及信息处理等方面有潜在的应用价值，因而近年来受到了极大的关注。目前研究的一个热点问题是通过寻找新材料或新结构来提高热二极管的整流效率。二维材料黑磷具有面内各向异性，支持各向异性的表面等离激元，并对电子密度和层的厚度十分敏感，这些特性有望在近场热二极管中发挥积极作用。本课题探讨半导体InSb与黑磷薄膜包覆的3C-SiC之间的近场辐射热整流效率，研究黑磷的化学势、层数以及高温物体的温度对整流效率的影响。

2. 研究内容和预期目标

（1）简述热整流的物理机制、理论背景、理论依据、理论方法和本工作的意义。

（2）分析黑磷、insb和3c-sic的介电特性，尤其是黑磷的特性，如化学势等，根据两物体间的近场传热理论计算正反向传热，进而计算整流效率。

（3）分析影响整流效率的因素，重点分析黑磷的化学势、层数、高温物体的温度以及两物体间的空隙整流效率的影响。

3. 研究的方法与步骤

（1）利用电动力学知识，分析黑磷、insb和3c-sic的介电特性，尤其是黑磷的特性，如化学势等。

（2）推导电磁波在真空/insb、真空/3c-sic分界面的反射系数，根据两物体间的近场传热理论计算正反向传热，进而计算整流效率。

（3）通过数值模拟，分析影响整流效率的因素，重点分析黑磷的化学势、层数、高温物体的温度以及两物体间的空隙整流效率的影响。

4. 参考文献

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5. 计划与进度安排

（1）2月24日-3月6日 拟开题报告

（2） 3月10日-4月6日 资料收集

（3） 4月7日-5月29日 进行论文写作