Understanding the ballistic-diffusive thermal transport trends in crystalline semiconductors with molecular dynamics
Moleküler dinamik ile kristal yarıiletkenlerde ballistik - difüzif ısı transferi eğilimlerinin anlaşılması
- Tez No: 690456
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FATMA NAZLI DÖNMEZER AKGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Pazarın artan talepleriyle nedeniyle yarı iletken aygıtların boyutu küçülmekte ve güç yoğunluğu artmaktadır. Günümüzün yarıiletken aygıtlarında, son derece küçük yapılar ve localize ısınma, enerji taşıyıcılarının hareketlerini ve ısı iletimini bozar. Sonuç olarak, aygıt sıcaklığı yükselir ve bu da aygıtın performansının düşmesine ve kullanım ömrünün azalmasına neden olur. Bu nedenle, ısı transferi sürekli davranıştan sapar ve malzemelerin ısıl iletkenliği azalır. Etkili bir ısıl yönetim stratejisi oluşturmak için balistik – difüzif ısı iletim rejiminin titiz bir biçimde anlaşılması zorunluluktur. Mevcut deneysel ve teorik karakterizasyon yöntemleri önemli miktarda zaman ve çaba gerektirir. Bu nedenle, boyut etkilerini karakterize etmek ve bunları mevcut fonon bilgileriyle ilişkilendiren basit bağıntılara ihtiyaç vardır. Bunu yapmak için, balistik – difüzif ısı iletimi ve onun ince filmlerin, arayüzlerin ve localize ısınma bölgelerinin ısıl özelliklerine olan etkilerindeki eğilimler moleküler dinamik simülasyonları kullanılarak incelenmiştir. Malzeme ve fonon özellikleri ile balistik – difüzif ısı taşınım rejimindeki eğilimler arasındaki bağlantılar da incelenmiştir. Elde edilen ilişkiler, boyut etkilerinin yarıiletken yapılardaki ısıl transerine boyut etkisinin karakterize edilmesi için basit bir alternatif sağlar.
Özet (Çeviri)
Due to the growing demand of the market, semiconductor device size decreases and power density increases continuously. In today's semiconductor devices, extremely small architecture and localized heating distrupt energy carrier's movements and thermal transport. Consequently, device temperature becomes higher which leads to degraded device performance and lifetime. Hence, thermal transport deviates from the continuum behavior and the thermal conductivity of materials is reduced. A rigorous understanding of size effects is a necessity to build an effective thermal management strategy. Current experimental and theoretical characterization methods need a significant amount of time and effort. Thus, there is a need for simple relations to characterize the size effects and relate them to the existing phonon data. To do that, the trends in ballistic – diffusive thermal transport regime and its effect on thermal transport properties of thin films, interfaces, and localized heating regions are investigated using molecular dynamics simulations. The relations between material and phonon properties and trends in ballistic - diffusive thermal transport regime in semiconductor materials are discovered for three cases. Obtained relations provide a simple alternative to characterize the size effect in thermal transport in semiconductor devices.
Benzer Tezler
- Phonon mean free path in few layer, two-dimensional hexagonal structures
İki boyutlu, heksagonal yapılarda fonon ortalama serbest yolu
HAMED GHOLIVAND
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FATMA NAZLI DÖNMEZER AKGÜN
- Synthesis and characterization of graphene oxide with enhanced mechanical properties
Geliştirilmiş mekanik özelliklere sahip grafen oksit sentezi ve karakterizasyonu
ZINEB BENZAIT
Doktora
İngilizce
2022
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- The determination of hydrogen embrittlement behavior of armor steels by experimental methods and the optimization of back-diffusion operation
Zırh çeliklerinin hidrojen gevrekliği davranışlarının deneysel yöntemlerle belirlenmesi ve hidrojen giderme operasyonunun optimizasyonu
FERDİ CANER BAYRAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Metalurji MühendisliğiAbdullah Gül ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. BURAK BAL
- Production and characterization of spark plasma sintered boron carbide ceramic composites suitable for ballistic use
Balistik kullanıma uygun bor karbür seramik kompozitlerinin spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
BURCU APAK GÜLSEVER
Doktora
Türkçe
2018
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN
- Silicon nanowire-based complex structures: A large-scale atomistic electronic structure and ballistic transport
Si̇li̇syum nanotel tabanlı karmaşık yapılar: Büyük ölçekli̇ atomi̇k elektroni̇k yapı ve bali̇sti̇k taşınım
ÜMİT KELEŞ
Doktora
İngilizce
2014
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEYHUN BULUTAY