CN115343269B - 一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法及系统 - Google Patents

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CN115343269B CN202210813588.7A CN202210813588A CN115343269B CN 115343269 B CN115343269 B CN 115343269B CN 202210813588 A CN202210813588 A CN 202210813588A CN 115343269 B CN115343269 B CN 115343269B
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Abstract

本发明提供一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法及系统，包括：制备无缺陷的样品，并进行变温拉曼测试，得到无缺陷声子半高宽随温度变化的关系；获取不同缺陷浓度的样品，进行变温拉曼测试，得到不同缺陷浓度下，缺陷声子半高宽随温度变化的关系；根据所述缺陷声子半高宽随温度变化的关系和无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，求取缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系；其中，所述不同缺陷浓度的样品是通过对无缺陷的样本进行离子束轰击得到的。本发明解决了现有计算声子寿命与缺陷浓度关系复杂度高、效率低的问题，实现快速准确计算出声子寿命与缺陷浓度的关系。

Description

一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法及系统
技术领域
本发明涉及材料缺陷工程技术领域，尤其涉及一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法及系统。
背景技术
在工业制造过程中，有些环节在高温下运行，热量的损失与流动可能导致工作效率低下，造成能源的浪费；有些环节产生的热量会带来局部温升，影响设备的正常运行，同时加工过程中产生的噪声也会造成污染，需要对材料的隔音性能进行设计和优化。热能和声波的传播与扩散均以声子为载体，这些以声子传递的能量需要通过材料内部的声学结构设计来进行吸收与隔离。声子的散射过程便是材料内部对吸收的外界能量进行储运的物理过程，因此，研究这一过程对于新兴隔热材料的设计具有重要意义。
例如，材料的热导率与本征声子的性质有关，具体来说由声子寿命（声子平均自由程）决定，而声子寿命受材料本身的声子散射通道影响，其中声子-缺陷散射与材料内部缺陷（比如硫空位、钼空位等）有关，缺陷工程是调控声子散射过程的手段之一，进而调控声子寿命，改变材料的散射性能。不管是在制备材料的过程中引入的缺陷，还是通过缺陷工程引入的缺陷，缺陷的存在会打破原本晶格的对称性，增加声子散射通道和能量耗散通道，增大声子的寿命，而缺陷浓度与声子寿命的定量关系一直是研究的热点。研究的比较多的方法有以下几种：1）时间分辨光谱，通常是从声子动力学的角度，检测激发声子后不同时间间隔声子布局数的变化，分析得到不同缺陷浓度下的声子寿命；2）分子动力学仿真，通常是利用仿真软件模拟不同缺陷浓度下声子的性质，通过积分运算得到声子寿命与缺陷浓度的关系。
传统计算声子寿命与缺陷浓度关系的方法，有些手段复杂，耗时耗力，并不能快速得到某一缺陷浓度下声子寿命的变化。比如利用时间分辨光谱，由于声子布局数的变化是通过时间分辨的拉曼信号的变化进行表征，其光学信号强度是入射光强度的10-10量级，难以通过成熟的检测手段检测到，需要搭建复杂的时间分辨光路，并具有检测微弱光学信号的手段和条件，对实验环境和条件要求较高。分子动力学仿真的方法虽然不需要搭建复杂的光路系统，但是当缺陷浓度较低时，需要构建极大的原胞，在进行仿真计算时，分析的原子数目越多，所耗费的时间成倍增加。并且当缺陷浓度变化时，需要重新进行模拟和仿真，很难快速得到声子寿命的变化结果。除此之外，仿真手段没有考虑到实际使用的情况，属于理想状态，与真实情况存在一定偏差。针对这些问题，本发明提出了一种新的计算方法，以提高声子寿命的计算速度，快速得出声子寿命的大小以及对热导率的影响。
发明内容
本发明提供一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法及系统，用以解决现有计算声子寿命与缺陷浓度关系复杂度高、效率低的问题，实现快速准确计算出声子寿命与缺陷浓度的关系。
本发明提供一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法，包括：
制备无缺陷的样品，并进行变温拉曼测试，得到无缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
获取不同缺陷浓度的样品，进行变温拉曼测试，得到不同缺陷浓度下，缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
根据所述缺陷声子半高宽随温度变化的关系和无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，求取缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系；
其中，所述不同缺陷浓度的样品是通过对无缺陷的样本进行离子束轰击得到的。
根据本发明提供的一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法，所述制备无缺陷的样品，并进行变温拉曼测试，得到无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，具体包括：
在初始拉曼光谱接近的条件下，制备无缺陷的样品；
对所述无缺陷的样品进行拉曼变温测试，求得无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，获取无缺陷声子半高宽拟合公式：
其中表示声子在绝对零度时的半高宽，B为非谐系数，/>，为玻尔兹曼常数，/>为约化普朗克常数，/>为声子在绝对零度的频率，可求得。
根据本发明提供的一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法，对所述无缺陷的样品进行拉曼变温测试，求得无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，具体包括：
声子半高宽的影响因素有声子-声子散射、声子-边界散射、声子-电子散射和声子缺陷散射；
在无缺陷的样品中，通过声子-声子散射影响声子的半高宽；
经过拉曼变温测试，确定声子-声子散射在不同温度下半高宽变化的特性。
根据本发明提供的一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法，所述获取不同缺陷浓度的样品，进行变温拉曼测试，得到不同缺陷浓度下，缺陷声子半高宽随温度变化的关系，具体包括：
利用离子束对无缺陷的样品进行轰击，改变轰击时间获得不同缺陷浓度的样品；
对不同缺陷浓度的样品进行变温拉曼测试，获取缺陷声子半高宽随温度变化的关系。
根据本发明提供的一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法，所述对不同缺陷浓度的样品进行变温拉曼测试，获取缺陷声子半高宽随温度变化的关系，具体包括：
具有缺陷的样品声子半高宽受声子-声子散射和声子-缺陷散射影响；
声子-声子散射对声子半高宽的影响为已知，根据缺陷声子半高宽随温度变化的关系和声子-声子散射对声子半高宽的影响，获取不同缺陷浓度下声子-缺陷散射对声子半高宽的影响。
根据本发明提供的一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法，根据所述缺陷声子半高宽随温度变化的关系和无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，求取缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系，具体包括：
根据不同缺陷浓度下声子-缺陷散射对声子半高宽的影响，通过异速生长方程进行拟合，得到缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系。
本发明还提供一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控系统，所述系统包括：
无缺陷样品测试模块，用于制备无缺陷的样品，并进行变温拉曼测试，得到无缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
缺陷样品测试模块，用于获取不同缺陷浓度的样品，进行变温拉曼测试，得到不同缺陷浓度下，缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
定量关系计算模块，用于根据所述缺陷声子半高宽随温度变化的关系和无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，求取缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系；
其中，所述不同缺陷浓度的样品是通过对无缺陷的样本进行离子束轰击得到的。本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法。
本发明提供的一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法及系统。分子动力学仿真是对材料在理想状态下的模拟，选择不同的模拟手段可能会有不同的结果，此方法可以从实际情况出发，针对二维材料存在的本征差异，根据给定的二维材料，通过实验的手段测量其内部声子本征性质，更加准确，符合真实的情况；
不会动用大量的计算资源。在低缺陷浓度下，材料的周期性结构包含了更多的原子，这无疑会增加计算的时间和强度，计算时间成倍增加。本方法利用FIB定量制造缺陷，简便快捷，灵敏度高，耗时较少；
利用较少的缺陷浓度拟合出声子寿命随缺陷浓度的变化趋势，在给定的其余缺陷浓度计算声子寿命，或根据所需声子寿命计算缺陷浓度的情况，能够快速直接给出结果，无需重复计算。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法的流程示意图；
图2是本发明提供的无缺陷样品的拉曼光谱示意图；
图3是本发明提供的不同温度下拉曼光谱示意图；
图4是本发明提供的样品半高宽随温度变化示意图；
图5是本发明提供的引入缺陷后样品的拉曼光谱示意图；
图6是本发明提供的A1g声子模态的半高宽随温度变化的示意图；
图7是本发明提供的半高宽与缺陷浓度的关系示意图；
图8是本发明提供的一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控系统模块连接示意图；
图9是本发明提供的电子设备的结构示意图。
附图标记：
110：无缺陷样品测试模块；120：缺陷样品测试模块；130：定量关系计算模块；
910：处理器；920：通信接口；930：存储器；940：通信总线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1描述本发明的一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法，包括：
制备无缺陷的样品，并进行变温拉曼测试，得到无缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
获取不同缺陷浓度的样品，进行变温拉曼测试，得到不同缺陷浓度下，缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
根据所述缺陷声子半高宽随温度变化的关系和无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，求取缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系；
其中，所述不同缺陷浓度的样品是通过对无缺陷的样本进行离子束轰击得到的。
本发明在进行无缺陷的样品的制备过程中，将单层MoS2通过机械剥离法制备在洁净的SiO2/Si表面，为了排除声子-边界散射对声子寿命的干扰，选取尺寸大于的单层MoS2。选取了四个不同的样品，其初始的拉曼光谱接近，如图2所示，因此可以认为这四个样品具有相同的声子特性。拉曼激发光波长为532nm，为了排除激光热效应的干扰，激光功率选择在/>左右。
对没有引入缺陷的原始二维材料进行变温拉曼的测试，温度范围为93-293K，温度间隔为20K，检测结果如图3所示。用Voigt函数对单层MoS2的两个声子峰，表示面内振动的E2g和表示面外振动的A1g进行拟合，求得其半高宽随温度的变化，如图4所示。拉曼峰的半高宽与声子寿命/>有：/>的关系，其中/>为约化普朗克常数，因此可通过半高宽来表征声子寿命。E2g半高宽的温度依赖性不明显，因此只对A1g的半高宽进行分析。从而能够确定出无缺陷的样品半高宽与温度的关系。
对所述无缺陷的样品进行拉曼变温测试，求得无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，具体包括：
声子半高宽的影响因素有声子-声子散射、声子-边界散射、声子-电子散射和声子缺陷散射；
在无缺陷的样品中，通过声子-声子散射影响声子的半高宽；
经过拉曼变温测试，确定声子-声子散射在不同温度下半高宽变化的特性。
声子寿命的影响因素有声子-声子散射、声子-边界散射、声子-电子散射和声子缺陷散射，在没有缺陷引入的原始样品中，声子-边界散射和声子-电子散射的贡献相对声子-声子散射可以忽略，因此，在此温度范围内，影响声子寿命的是由三声子散射主导的声子-声子散射。利用公式（1）对A1g的半高宽进行拟合，
（1）
其中表示声子在绝对零度时的半高宽，B为非谐系数，/>，为玻尔兹曼常数，/>为约化普朗克常数，/>为声子在绝对零度的频率，可求得。
获取不同缺陷浓度的样品，进行变温拉曼测试，得到不同缺陷浓度下，缺陷声子半高宽随温度变化的关系，具体包括：
利用离子束对无缺陷的样品进行轰击，改变轰击时间获得不同缺陷浓度的样品；
对不同缺陷浓度的样品进行变温拉曼测试，获取缺陷声子半高宽随温度变化的关系。
本发明中空位缺陷由离子束轰击制造。离子束轰击所带来的缺陷浓度由公式计算，其中/>为轰击时的电流大小（5pA），/>为轰击时间（8s、16s、24s），/>为轰击面积（/>），/>为元电荷所带的电荷，通过调整轰击时间/>得到不同缺陷浓度的样品，分别为/>和/>在此浓度范围内，材料没有出现明显的损坏。通过低缺陷浓度的缺陷不会大幅度的破坏晶格结构，因此没有出现非常明显的缺陷峰，峰型也保持对称。既引入了缺陷的作用调控声子寿命，又没有产生大幅度的破坏。
如图5所示，拉曼光谱没有出现明显的缺陷峰，表示引入的缺陷浓度较低，没有大幅度的破坏晶格结构。
对不同缺陷浓度的样品进行变温拉曼测试，获取缺陷声子半高宽随温度变化的关系，具体包括：
具有缺陷的样品声子半高宽受声子-声子散射和声子-缺陷散射影响；
声子-声子散射对声子半高宽的影响为已知，根据缺陷声子半高宽随温度变化的关系和声子-声子散射对声子半高宽的影响，获取不同缺陷浓度下声子-缺陷散射对声子半高宽的影响。
对不同缺陷浓度()的样品同样进行变温拉曼检测，并提取A1g声子模态随温度变化的半高宽，如图6所示。此时，影响声子寿命的因素有声子-声子散射和声子-缺陷散射，声子随温度变化的半高宽可以表示为公式（2）
（2）
其中表示声子-声子散射对声子寿命的贡献，由公式（1）决定，/>表示声子-缺陷散射对声子寿命的贡献，是一个只与缺陷浓度有关，而与温度无关的数。利用公式（2）对图6中的数据进行拟合，得出不同缺陷浓度下/>的大小，如表1所示。
表 1(缺陷浓度与的关系)
根据所述缺陷声子半高宽随温度变化的关系和无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，求取缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系，具体包括：
根据不同缺陷浓度下声子-缺陷散热对声子半高宽的影响，通过异速生长方程进行拟合，得到缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系。
对表1中提取的与缺陷浓度利用异速生长方程进行拟合，得到。由此可以得出缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系。
本发明提供的一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法。分子动力学仿真是对材料在理想状态下的模拟，选择不同的模拟手段可能会有不同的结果，此方法可以从实际情况出发，针对二维材料存在的本征差异，根据给定的二维材料，通过实验的手段测量其内部声子本征性质，更加准确，符合真实的情况；
不会动用大量的计算资源。在低缺陷浓度下，材料的周期性结构包含了更多的原子，这无疑会增加计算的时间和强度，计算时间成倍增加。本方法利用FIB定量制造缺陷，简便快捷，灵敏度高，耗时较少；
利用较少的缺陷浓度拟合出声子寿命随缺陷浓度的变化趋势，在给定的其余缺陷浓度计算声子寿命，或根据所需声子寿命计算缺陷浓度的情况，能够快速直接给出结果，无需重复计算。
参考图8，本发明还公开了一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控系统，所述系统包括：
无缺陷样品测试模块，用于制备无缺陷的样品，并进行变温拉曼测试，得到无缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
缺陷样品测试模块，用于获取不同缺陷浓度的样品，进行变温拉曼测试，得到不同缺陷浓度下，缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
定量关系计算模块，用于根据所述缺陷声子半高宽随温度变化的关系和无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，求取缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系；
其中，所述不同缺陷浓度的样品是通过对无缺陷的样本进行离子束轰击得到的。
无缺陷样品测试模块，在进行无缺陷的样品的制备过程中，将单层MoS2通过机械剥离法制备在洁净的SiO2/Si表面，为了排除声子-边界散射对声子寿命的干扰，选取尺寸大于的单层MoS2。选取了四个不同的样品，其初始的拉曼光谱接近，因此可以认为这四个样品具有相同的声子特性。拉曼激发光波长为532nm，为了排除激光热效应的干扰，激光功率选择在100左右。
对没有引入缺陷的原始二维材料进行变温拉曼的测试，温度范围为93-293K，温度间隔为20K，检测结果如图3所示。用Voigt函数对单层MoS2的两个声子峰，表示面内振动的E2g和表示面外振动的A1g进行拟合，求得其半高宽随温度的变化，如图4所示。拉曼峰的半高宽与声子寿命/>有：/>的关系，其中/>为约化普朗克常数，因此可通过半高宽来表征声子寿命。E2g半高宽的温度依赖性不明显，因此只对A1g的半高宽进行分析。从而能够确定出无缺陷的样品半高宽与温度的关系。
缺陷样品测试模块，利用离子束对无缺陷的样品进行轰击，改变轰击时间获得不同缺陷浓度的样品；
对不同缺陷浓度的样品进行变温拉曼测试，获取缺陷声子半高宽随温度变化的关系。
具有缺陷的样品声子半高宽受声子-声子散射和声子-缺陷散射影像；
声子-声子散热对声子半高宽的影响为已知，根据缺陷声子半高宽随温度变化的关系和声子-声子散热对声子半高宽的影响，获取不同缺陷浓度下声子-缺陷散热对声子半高宽的影响。
定量关系计算模块，根据不同缺陷浓度下声子-缺陷散热对声子半高宽的影响，通过异速生长方程进行拟合，得到缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系。
本发明提供的一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控系统。分子动力学仿真是对材料在理想状态下的模拟，选择不同的模拟手段可能会有不同的结果，此方法可以从实际情况出发，针对二维材料存在的本征差异，根据给定的二维材料，通过实验的手段测量其内部声子本征性质，更加准确，符合真实的情况；
不会动用大量的计算资源。在低缺陷浓度下，材料的周期性结构包含了更多的原子，这无疑会增加计算的时间和强度，计算时间成倍增加。本方法利用FIB定量制造缺陷，简便快捷，灵敏度高，耗时较少；
利用较少的缺陷浓度拟合出声子寿命随缺陷浓度的变化趋势，在给定的其余缺陷浓度计算声子寿命，或根据所需声子寿命计算缺陷浓度的情况，能够快速直接给出结果，无需重复计算。
图9示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)910、通信接口(Communications Interface)920、存储器(memory)930和通信总线940，其中，处理器910，通信接口920，存储器930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器930中的逻辑指令，以执行一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法，该方法包括：制备无缺陷的样品，并进行变温拉曼测试，得到无缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
获取不同缺陷浓度的样品，进行变温拉曼测试，得到不同缺陷浓度下，缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
根据所述缺陷声子半高宽随温度变化的关系和无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，求取缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系；
其中，所述不同缺陷浓度的样品是通过对无缺陷的样本进行离子束轰击得到的。
此外，上述的存储器930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法，该方法包括：制备无缺陷的样品，并进行变温拉曼测试，得到无缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
获取不同缺陷浓度的样品，进行变温拉曼测试，得到不同缺陷浓度下，缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
根据所述缺陷声子半高宽随温度变化的关系和无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，求取缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系；
其中，所述不同缺陷浓度的样品是通过对无缺陷的样本进行离子束轰击得到的。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法，该方法包括：制备无缺陷的样品，并进行变温拉曼测试，得到无缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
获取不同缺陷浓度的样品，进行变温拉曼测试，得到不同缺陷浓度下，缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
根据所述缺陷声子半高宽随温度变化的关系和无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，求取缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系；
其中，所述不同缺陷浓度的样品是通过对无缺陷的样本进行离子束轰击得到的。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法，其特征在于，包括：
制备无缺陷的样品，并进行变温拉曼测试，得到无缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
获取不同缺陷浓度的样品，进行变温拉曼测试，得到不同缺陷浓度下，缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
根据所述缺陷声子半高宽随温度变化的关系和无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，求取缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系；
所述制备无缺陷的样品，并进行变温拉曼测试，得到无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，具体包括：
在初始拉曼光谱接近的条件下，制备无缺陷的样品，样品为单层MoS2；
对所述无缺陷的样品进行拉曼变温测试，温度范围为93-293K，温度间隔为20K，确定单层MoS2的表示面内振动的E2g声子峰的半高宽的温度依赖性不明显，因此只对表示面外振动的A1g声子峰的半高宽进行分析；
声子半高宽的影响因素有声子-声子散射、声子-边界散射、声子-电子散射和声子缺陷散射；在无缺陷的样品中，通过声子-声子散射影响声子的半高宽；
经过拉曼变温测试，求得无缺陷样品A1g声子模态半高宽随温度变化的关系，获取无缺陷声子半高宽拟合公式：
（1）
其中表示声子在绝对零度时的半高宽，B为非谐系数，/>，/>为玻尔兹曼常数，/>为约化普朗克常数，/>为声子在绝对零度的频率，可求得；
所述获取不同缺陷浓度的样品，进行变温拉曼测试，得到不同缺陷浓度下，缺陷声子半高宽随温度变化的关系，具体包括：
利用离子束对无缺陷的样品进行轰击，改变轰击时间获得不同缺陷浓度的样品，缺陷浓度分别为5.0×1012 dese/cm2，1.0×1013 dese/cm2和1.5×1013dese/cm2；
具有缺陷的样品声子半高宽受声子-声子散射和声子-缺陷散射影响；
声子-声子散射对声子半高宽的影响为已知，根据缺陷声子半高宽随温度变化的关系和声子-声子散射对声子半高宽的影响，获取不同缺陷浓度下声子-缺陷散射对声子半高宽的影响，具体为：
对不同缺陷浓度的样品同样进行变温拉曼检测，并提取A1g声子模态随温度变化的半高宽，声子随温度变化的半高宽可以表示为公式(2)：
（2）
其中表示声子-声子散射对声子寿命的贡献，由公式（1）决定，/>表示声子-缺陷散射对声子寿命的贡献，是一个只与缺陷浓度有关，而与温度无关的数；
利用公式（2）对不同缺陷浓度的样品的A1g声子模态随温度变化的半高宽进行拟合，得出不同缺陷浓度下的大小；
根据所述缺陷声子半高宽随温度变化的关系和无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，求取缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系，具体包括：
根据不同缺陷浓度下声子-缺陷散射对声子半高宽的影响，通过异速生长方程进行拟合，得到缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系，具体为：对不同缺陷浓度下的与缺陷浓度/>利用异速生长方程进行拟合，得到/>，由此可以得出缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系。
2.一种基于声子缺陷工程的材料热导性质调控系统，其特征在于，所述系统包括：
无缺陷样品测试模块，用于制备无缺陷的样品，并进行变温拉曼测试，得到无缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
缺陷样品测试模块，用于获取不同缺陷浓度的样品，进行变温拉曼测试，得到不同缺陷浓度下，缺陷声子半高宽随温度变化的关系；
定量关系计算模块，用于根据所述缺陷声子半高宽随温度变化的关系和无缺陷声子半高宽随温度变化的关系，求取缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系；
无缺陷样品测试模块具体包括：
在初始拉曼光谱接近的条件下，制备无缺陷的样品，样品为单层MoS2；
对所述无缺陷的样品进行拉曼变温测试，温度范围为93-293K，温度间隔为20K，确定单层MoS2的表示面内振动的E2g声子峰的半高宽的温度依赖性不明显，因此只对表示面外振动的A1g声子峰的半高宽进行分析；
声子半高宽的影响因素有声子-声子散射、声子-边界散射、声子-电子散射和声子缺陷散射；在无缺陷的样品中，通过声子-声子散射影响声子的半高宽；
经过拉曼变温测试，求得无缺陷样品A1g声子模态半高宽随温度变化的关系，获取无缺陷声子半高宽拟合公式：
（1）
其中表示声子在绝对零度时的半高宽，B为非谐系数，/>，/>为玻尔兹曼常数，/>为约化普朗克常数，/>为声子在绝对零度的频率，可求得；
缺陷样品测试模块具体包括：
利用离子束对无缺陷的样品进行轰击，改变轰击时间获得不同缺陷浓度的样品，缺陷浓度分别为5.0×1012 dese/cm2，1.0×1013 dese/cm2和1.5×1013dese/cm2；
具有缺陷的样品声子半高宽受声子-声子散射和声子-缺陷散射影响；
声子-声子散射对声子半高宽的影响为已知，根据缺陷声子半高宽随温度变化的关系和声子-声子散射对声子半高宽的影响，获取不同缺陷浓度下声子-缺陷散射对声子半高宽的影响，具体为：
对不同缺陷浓度的样品同样进行变温拉曼检测，并提取A1g声子模态随温度变化的半高宽，声子随温度变化的半高宽可以表示为公式(2)：
（2）
其中表示声子-声子散射对声子寿命的贡献，由公式（1）决定，/>表示声子-缺陷散射对声子寿命的贡献，是一个只与缺陷浓度有关，而与温度无关的数；
利用公式（2）对不同缺陷浓度的样品的A1g声子模态随温度变化的半高宽进行拟合，得出不同缺陷浓度下的大小；
定量关系计算模块具体包括：
根据不同缺陷浓度下声子-缺陷散射对声子半高宽的影响，通过异速生长方程进行拟合，得到缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系，具体为：对不同缺陷浓度下的与缺陷浓度/>利用异速生长方程进行拟合，得到/>，由此可以得出缺陷声子半高宽与缺陷浓度的定量关系。
3.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1所述基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法。
4.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述基于声子缺陷工程的材料热导性质调控方法。
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