石墨烯的热学与热电性质

介观尺度与低维系统中的热输运课题对基础研究和实际应用均具有重要意义。作为首个真正的二维材料，石墨烯具有极高的热导率，因此为该研究提供了理想平台。本文综述了石墨烯热学与热电性质的近期研究，重点关注实验进展。我们引入了基于 Landauer 输运形式的一般物理图像以理解其潜在机制。我们表明，石墨烯优异的热导率不仅归因于大的弹道热导，还归因于极长的声子平均自由程 (MFP)。石墨烯的低维特性与高样品纯度解释了其长声子 MFP，并由此导致了热传导中重要的同位素效应和尺寸效应。针对石墨烯中的各种散射机制，我们提出了几种控制热导率的方法。其中，引入粗糙边界和弱耦合界面是有效抑制热传导的极具前景的途径。我们还讨论了石墨烯的 Seebeck 效应。石墨烯本身可能不是良好的热电材料。然而，石墨烯研究中发展的概念可能应用于改善其他材料的热电性能。