具有增强界面热导的六方氮化硼-石墨烯异质结构及其热管理应用
材料科学
2021-04-13 v1
摘要
原子级薄的单层石墨烯展现出优异的电学性质,引发了大量关于其在纳米尺度器件中应用的研究。然而,此类纳米器件的热管理对于提升性能至关重要。据报道,相较于广泛使用的 SiO2/Si 支撑石墨烯,支撑于六方氮化硼(h-BN)衬底上的石墨烯表现出增强的(光)电子与热学性质。受此启发,我们对四种不同的(异质)结构进行了温度与功率依赖的拉曼光谱测量:(a) h-BN (BN),(b) 石墨烯 (Gr),(c) 石墨烯上覆 h-BN (BG),以及 (d) 上下均被 h-BN 层包裹的石墨烯 (BGB),均支撑于 SiO2/Si 衬底上。我们估算了这四种(异质)结构的热导率(\kappa)与单位面积界面热导(g),以阐明结构-活性(热学)关系。本文报道 SiO2/Si 上 h-BN 的 \kappa 与 g 值分别为 280.0 ±58.0 Wm-1K-1 与 25.6±0.4 MWm-2K-1。更重要的是,我们观察到异质结构中热导率与单位面积界面热导均有提升,从而保障器件更好的散热。观察到 SiO2/Si 上 h-BN 包裹石墨烯 (BGB) 样品的 \kappa 与 g 分别为 850.0±81.0 Wm-1K-1 与 105±1 MWm-2K-1,而 SiO2/Si 衬底上石墨烯对应仅为 600.0±93.0 Wm-1K-1 与 1.15±0.40 MWm-2K-1。因此,我们提出对于石墨烯基纳米器件,采用 h-BN 包裹是应对热管理问题的更优方案。
引用
@article{arxiv.2104.04693,
title = {Hexagonal Boron Nitride-Graphene Heterostructures with Enhanced Interfacial Thermal Conductance for Thermal Management Applications},
author = {Saheb Karak and Suvodeep Paul and Devesh Negi and Bommareddy Poojitha and Saurabh Kumar Srivastav and Anindya Das and Surajit Saha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.04693},
year = {2021}
}