堆叠与厚度对六方氮化硼面外热导率的影响
材料科学
2023-07-11 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
最近，诸如石墨烯、六方氮化硼 (h-BN) 和过渡金属二硫化物 (TMDs) 等 van der Waals (vdW) 材料中的面内热传输得到了广泛研究。然而，面外热传输的研究还远远不够。基于非平衡分子动力学模拟和 Boltzmann 输运方程，我们在此揭示了堆叠和厚度对 h-BN 面外热导率 (K) 的影响。我们发现，K 可以通过 h-BN 的堆叠结构和厚度 (d) 显著调控，这从其平滑的面内结构和弱层间相互作用的角度来看是出乎意料的。在小厚度区域（d<6 nm），室温下 h-BN 的 K 随厚度显著增加，遵循 K ~ d^b 的幂律关系，其中 AA'、AB 和 AB' 堆叠结构的 b 分别为 0.84、0.66 和 0.92。此外，当 d=5.3 nm 时，AB' 结构的 K 比 AA' 和 AB 结构高出达 60%，显示出显著的堆叠效应。我们还发现，K 的堆叠效应随着 d 的增加而发生剧烈变化，其中当 d > 200 nm 时，AA' 堆叠具有最大的 K。我们最终澄清，K 的这种奇特的堆叠和厚度依赖性归因于激发声子数和声子弛豫时间的竞争效应，两者都直接影响热导率。我们的发现可能为 vdW 材料中的面外热管理提供新的见解。
引用
@article{arxiv.2303.10627,
title = {Stacking and Thickness Effects on Cross-Plane Thermal Conductivity of Hexagonal Boron Nitride},
author = {S. G. Wang and H. F. Feng and Zhi-Xin Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.10627},
year = {2023}
}
备注
5 figures