Janus 单层 MoSSe 的声子输运：一项第一性原理研究

过渡金属硫族化合物（TMD）单层因其独特的物理性质而被广泛研究。最近，通过用 Se 原子替换 $\mathrm{MoS_2}$ 中的顶层 S 原子层，合成了具有夹心 S-Mo-Se 结构的 Janus TMD 单层 MoSSe。在这项工作中，我们通过第一性原理计算和单模弛豫时间近似（RTA）下的线性化声子玻尔兹曼方程，系统地研究了 MoSSe 单层的声子输运和晶格热导率（$\kappa_L$）。计算结果表明，MoSSe 单层的 $\kappa_L$ 远低于 $\mathrm{MoS_2}$ 单层，且高于 $\mathrm{MoSe_2}$ 单层。MoSSe 单层在室温下的相应面热导为 342.50 $\mathrm{W K^{-1}}$。这些可以通过声子群速度和寿命来理解。与 $\mathrm{MoS_2}$ 单层相比，MoSSe 单层较小的群速度和较短的声子寿命导致其较低的 $\kappa_L$。MoSSe 比 $\mathrm{MoSe_2}$ 单层更大的群速度是其较高 $\kappa_L$ 的主要原因。我们还计算了 $\mathrm{MoS_2}$、MoSSe 和 $\mathrm{MoSe_2}$ 单层的弹性性质，其杨氏模量的顺序与 $\kappa_L$ 的顺序一致。计算结果表明，同位素散射导致 $\kappa_L$ 降低 5.8%。我们还考虑了尺寸效应对 $\kappa_L$ 的影响，这通常用于器件实现中。当 MoSSe 单层的特征长度约为 110 nm 时，$\kappa_L$ 减半。这些结果可能为 MoSSe 单层在热电、热电路和纳米电子学应用中的热管理提供视角，并激励进一步的理论或实验工作来研究 Janus TMD 单层的热输运。