功能化介导石墨烯纳米片中的热输运
介观与纳米尺度物理
2016-06-08 v1
摘要
自发热是高功率微电子器件面临的严峻问题。石墨烯及少层石墨烯因其极高的面内热导率，在散热方面引起了极大关注。然而，这种高热导率会因与衬底的接触以及功能化引入的点缺陷而发生严重退化。本文表明，通过引入基于石墨烯的薄膜实现的替代散热通道，该薄膜通过硅烷分子共价键合到功能化的氧化石墨烯上，可以显著改善微型加热器的热管理。理论和实验结果证明了这种石墨烯基薄膜热导率的反直觉增强。这种有支撑石墨烯面内热导率的提高，伴随着石墨烯与衬底之间热接触的改善。利用红外热成像，我们证明在130 W mm下工作的晶体管中，热点温度可降低12 C，这相当于器件寿命提高半个数量级。从头算和分子动力学模拟揭示，功能化限制了低频声子的面外散射，进而通过恢复长弯曲声子寿命来增强键合石墨烯薄膜的面内热传导。
引用
@article{arxiv.1508.01616,
title = {Functionalization mediates heat transport in graphene nanoflakes},
author = {Haoxue Han and Yong Zhang and Zainelabideen Y. Mijbil and Hatef Sadeghi and Yuxiang Ni and Shiyun Xiong and Kimmo Saaskilahti and Steven Bailey and Yuriy A. Kosevich and Johan Liu and Colin J. Lambert and Sebastian Volz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.01616},
year = {2016}
}