MoS$_2$薄膜中的准弹道热输运
介观与纳米尺度物理
2019-03-11 v2 材料科学
摘要
层状二维(2D)材料在面内与跨平面方向具有高度各向异性的热学性质。一般认为跨平面热导率()较低,因此c轴声子平均自由程(MFP)较小。本文测量了不同厚度(20至240 nm)MoS薄膜的,揭示了这些层状半导体在室温下存在极长c轴声子MFP的证据。利用时域热反射(TDTR)获得的实验数据与第一性原理密度泛函理论(DFT)吻合良好。这些计算表明约50%的热量由MFP >200 nm的声子携带,超出动力学理论估计近两个数量级。由于准弹道效应,MoS纳米薄膜的随厚度缩放,且体积热阻渐近于非零值,约10 mKGW。这在20 nm厚薄膜的总热阻中占比高达30%,其余受限于与SiO衬底及顶侧铝换能器的热界面电阻。这些发现对于理解MoS纳米薄膜中的热流及其在光电子和热电器件中的应用至关重要。
引用
@article{arxiv.1902.08713,
title = {Quasi-ballistic thermal transport across MoS$_2$ thin films},
author = {Aditya Sood and Feng Xiong and Shunda Chen and Ramez Cheaito and Feifei Lian and Mehdi Asheghi and Yi Cui and Davide Donadio and Kenneth E. Goodson and Eric Pop},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.08713},
year = {2019}
}