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激光器元件的性能和功率与光学薄膜的质量密切相关,光学薄膜是其重要组成部分。要满足激光器的需要,光学薄膜必须具有超强的抗激光损伤能力,以保证其稳定而良好的光学性能。研究光学薄膜的传热特性对提高其抗激光损伤的能力有着重要意义。
本文主要对二氧化硅薄膜传热性能参数进行了研究,建立了二氧化硅薄膜导热的模型;使用分子模拟软件Materials Explorer,通过非平衡分子动力学方法计算了二氧化硅体材料与薄膜在不同温度下、不同薄膜厚度下的热导率、定容比热容,以及二氧化硅薄膜在不同厚度下的熔化温度。
结果表明:在100-900K时二氧化硅体材料和薄膜热导率随温度的升高而降低最后趋于稳定,薄膜材料热导率值要小于体材料一个数量级,表现出明显的尺寸效应;在一定的厚度内,薄膜的热导率随薄膜厚度增加而增加,成近似的线性关系,同样具有显著的尺寸效应;薄膜材料的定容比热容小于体材料,在不同的薄膜厚度下,二氧化硅薄膜定容比热容随薄膜厚度的增加而增加;二氧化硅薄膜厚度较小时,没有固定的熔点,说明其热平衡状态是非晶态,随厚度增加其状态有一个非晶态到晶态的转变,转变的厚度临界值在4.2-8.5nm之间。在所模拟的薄膜厚度下,薄膜熔化温度随薄膜的厚度增加而增加。