层状石墨烯-MoS2 超晶格中的热传输工程
介观与纳米尺度物理
2021-11-25 v1 材料科学
摘要
二维范德华材料的层叠提供了对原子排列的前所未有的控制能力，这可能实现对亚纳米尺度的振动谱和热流的定制。在这里，利用空间分辨超快热反射率和光谱学，我们揭示了由单层石墨烯 (G) 和 MoS2 (M) 组装而成的超晶格中控制面外热传输的设计规则。采用组合实验方法，我们探测了九种不同的堆叠序列：G、GG、MG、GGG、GMG、GGMG、GMGG、GMMG 和 GMGMG，并确定了振动失配、层间黏附和结不对称性对热传输的影响。纯 G 序列表现出准弹道传输的特征，而即使添加单个 M 层也会强烈破坏热传导。包含热膨胀的分子动力学模拟很好地描述了实验数据，解释了有限温度对层间距的影响。模拟表明，层间距仅 1.5% 的变化就能导致热阻近 100% 的增加。利用这些设计规则，我们在实验上展示了一种 5 层 GMGMG 超晶格，其超低的有效面外热导率可与空气相媲美，为具有极端性能的一类新型热超材料铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2107.10838,
title = {Engineering thermal transport across layered graphene-MoS2 superlattices},
author = {Aditya Sood and Charles Sievers and Yong Cheol Shin and Victoria Chen and Shunda Chen and Kirby K. H. Smithe and Sukti Chatterjee and Davide Donadio and Kenneth E. Goodson and Eric Pop},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.10838},
year = {2021}
}