MoS2/氧化物与石墨烯/氧化物界面处的非平衡声子热阻
应用物理
2022-04-15 v1
摘要
对二维(2D)材料的热边界电阻(R)进行精确测量与物理理解，对于二维电子与光子器件的有效热管理至关重要。在以往研究中，二维材料器件的散热被假定主要由跨界面的声子输运主导。本研究中我们发现，除声子输运外，当二维材料器件内部发生光或电致自加热时，二维材料内非平衡声子之间的热阻也可能起关键作用。我们通过微分时域热反射(TDTR)技术，精确测量了三种氧化物(SiO2、HfO2、Al2O3)的氧化物/MoS2/氧化物与氧化物/石墨烯/氧化物界面的R。我们在外部加热下测得的这些界面的R，比先前通过拉曼测温在内部自加热下测得的类似界面的R低2至4倍。利用一个简单模型，我们表明该观测差异可由拉曼测量期间存在的非平衡声子之间的附加内部热阻(Rint)解释。我们随后估算出，对于MoS2和石墨烯，Rint分别约为31和22 m2 K/GW。这些数值与由二维材料界面有限声子透射引起的热阻相当，因此在二维材料器件设计中不可忽略。此外，非平衡声子还导致与声子输运不同的温度依赖性。据此，我们的工作为理解二维材料器件中的散热物理提供了重要见解。
引用
@article{arxiv.2204.06975,
title = {Non-equilibrium Phonon Thermal Resistance at MoS2/Oxide and Graphene/Oxide Interfaces},
author = {Weidong Zheng and Connor J. McClellan and Eric Pop and Yee Kan Koh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.06975},
year = {2022}
}