范德瓦耳斯堆叠多层面内石墨烯/六方氮化硼异质结构：其界面热输运性质
材料科学
2020-07-16 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
结合垂直与面内二维（2D）异质结构，为利用 2D 原子层构筑单元创造前所未有的架构提供了可能。然而，此类混合异质结构的热输运性质——对纳米电子学多种应用至关重要——尚未被深入探索。在此，我们通过弱范德瓦耳斯（vdW）相互作用构建了两种构型的多层面内石墨烯/六方氮化硼（Gr/h-BN）异质结构（即混合异质结构），并利用非平衡分子动力学（NEMD）模拟系统研究了其界面热导（ITC）对层数的依赖关系。计算结果表明，两种构型的多层面内 Gr/h-BN 异质结构（MIGHHs）的 ITC 随层数 n 增加而下降，且均在 n = 3 时饱和。令人惊讶的是，我们发现 MIGHH 比单层面内 Gr/h-BN 异质结构更利于界面热输运，这与普遍认为的 Gr 和 h-BN 多层结构抑制声子透射的观念形成强烈反差。通过热流、温度跳变、应力集中因子、声子振动谱重叠及声子参与比的分析，探究了这些反常现象背后的物理机制。特别地，通过改变 MIGHH 的堆叠角，由于热整流行为可获得更高的 ITC。此外，我们发现 MIGHH 中的 ITC 可通过控制层间耦合强度良好调控。我们的发现对理解多层面内 Gr/h-BN 异质结构的界面热输运行为具有重要意义，并有望引起对其新物理与应用探索的广泛兴趣。
引用
@article{arxiv.1906.08422,
title = {Van der Waals stacked multilayer in-plane graphene/hexagonal boron nitride heterostructure: its interfacial thermal transport properties},
author = {Ting Liang and Ping Zhang and Man Zhou and Peng Yuan and Daoguo Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.08422},
year = {2020}
}
备注
28 pages, 12 figures