Atomic-Scale Surface Engineering for Giant Thermal Transport Enhancement Across 2D/3D van der Waals Interfaces

材料科学 声子 热导率 范德瓦尔斯力 基质(水族馆) 凝聚态物理 无定形固体 表面粗糙度 表面声子 化学物理 纳米技术 复合材料 结晶学 化学 物理 海洋学 分子 地质学 有机化学
作者
Wang Quan-jie,Jie Zhang,Yucheng Xiong,Shouhang Li,V. S. Chernysh,Xiangjun Liu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (2): 3377-3386 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acsami.2c20717
摘要

Heat dissipation in two-dimensional (2D) material-based electronic devices is a critical issue for their applications. The bottleneck for this thermal issue is inefficient for heat removal across the van der Waals (vdW) interface between the 2D material and its supporting three-dimensional (3D) substrate. In this work, we demonstrate that an atomic-scale thin amorphous layer atop the substrate surface can remarkably enhance the interfacial thermal conductance (ITC) of the 2D-MoS2/3D-GaN vdW interface by a factor of 4 compared to that of the untreated crystalline substrate surface. Meanwhile, the ITC can be broadly manipulated through adjusting substrate surface roughness. Phonon dynamic and heat flux spectrum analyses show that this giant enhancement is attributed to the increased phonon densities and channels at the interfaces and enhanced phonon coupling. The slight surface fluctuation in MoS2 and the increased diffuse interfacial scattering facilitate energy transfer from MoS2's in-plane phonons to its out-of-plane phonons and then to the substrate. In addition, it is further found that the substrate and its surface topology can dramatically influence the thermal conductivity of MoS2 due to the reduction of phonon relaxation time, especially for low-frequency acoustic phonons. This study elucidates the effects of the amorphous surface of the substrate on thermal transport across 2D/3D vdW interfaces and provides a new dimension to aid in the heat dissipation of 2D-based electronic devices via atomic-scale surface engineering.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小蘑菇应助lxlcx采纳,获得10
1秒前
benyu完成签到,获得积分10
2秒前
5秒前
sanch完成签到 ,获得积分10
8秒前
乌苏完成签到 ,获得积分10
9秒前
柏事完成签到 ,获得积分10
10秒前
追寻奇迹完成签到 ,获得积分10
11秒前
旅程完成签到 ,获得积分10
15秒前
16秒前
22秒前
Ding-Ding完成签到,获得积分10
25秒前
子苓完成签到 ,获得积分10
26秒前
naiyouqiu1989完成签到,获得积分10
26秒前
研友_GZ3zRn完成签到 ,获得积分0
29秒前
30秒前
31秒前
lxlcx发布了新的文献求助10
36秒前
llhh2024完成签到,获得积分10
36秒前
zenabia完成签到 ,获得积分10
36秒前
mechefy完成签到 ,获得积分10
42秒前
饱满语风完成签到 ,获得积分10
44秒前
闪闪怀柔完成签到,获得积分10
45秒前
小琪完成签到 ,获得积分10
54秒前
刘辰完成签到 ,获得积分10
1分钟前
今后应助一个小胖子采纳,获得10
1分钟前
CH完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
杨永佳666完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Lj完成签到,获得积分10
1分钟前
liangliu完成签到 ,获得积分10
1分钟前
北宫完成签到 ,获得积分10
1分钟前
leecarp发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
任伟超完成签到,获得积分10
1分钟前
吉祥高趙完成签到 ,获得积分10
1分钟前
乐瑶完成签到 ,获得积分10
1分钟前
zz完成签到 ,获得积分10
1分钟前
zuhangzhao完成签到 ,获得积分10
1分钟前
fay1987完成签到,获得积分10
1分钟前
所所应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
高分求助中
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 600
Izeltabart tapatansine - AdisInsight 500
Chinesen in Europa – Europäer in China: Journalisten, Spione, Studenten 500
Arthur Ewert: A Life for the Comintern 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi // Kurt Werner Radtke 500
Two Years in Peking 1965-1966: Book 1: Living and Teaching in Mao's China // Reginald Hunt 500
Epigenetic Drug Discovery 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3815909
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3359386
关于积分的说明 10402450
捐赠科研通 3077226
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1690236
邀请新用户注册赠送积分活动 813667
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 767743