块体六方氮化硼中的各向异性热输运

六方氮化硼（h-BN）近年来作为石墨烯衍生体系的宽禁带类似物受到极大关注。然而，h-BN的热输运性质——对器件可靠性与功能至关重要——在实验与理论上都鲜有研究。实验测量h-BN各向异性热导率的首要挑战在于，h-BN单晶的典型尺寸过小，不足以用于传统测量技术，因为最先进技术合成的h-BN单晶横向尺寸仅达2.5 mm，厚度达200 {\mu}m。近期发展的时域热反射（TDTR）技术适用于测量此类小样品的各向异性热导率，因其仅需50x50 {\mu}m2的小面积即可测量。由于高度各向异性的层状结构，块体h-BN热输运的精确原子建模同样具挑战性。在此，我们结合TDTR多调制频率测量与基于第一性原理的声子玻尔兹曼输运方程全尺度数值计算，对100 K至500 K温度范围内块体h-BN单晶的各向异性热导率进行了实验与理论集成研究。我们的实验与数值结果在面内与面间热导率上均吻合良好。我们观察到h-BN面间热导率中反常的温度依赖性与声子-同位素散射，并阐明了其起源。该工作不仅提供了h-BN各向异性热导率的重要基准，也深化了对这一高度各向异性层状材料中声子输运本质的基本认识。