通过原子工程调控石墨烯/金刚石异质结构界面的热能传输：一项分子动力学研究

《physica status solidi (b)–– basic solid state physics》：Regulate the Thermal Energy Transport at the Graphene/Diamond Heterostructure Interface through Atomic Engineering: A Molecular Dynamics Study

原子工程（C空位和N掺杂）通过分子动力学模拟揭示了石墨烯/金刚石异质结界面热导率（ITC）的调控机制：C空位削弱ITC，N掺杂增强ITC，主要源于0-40 THz频率内声子密度态耦合强度的演变，同时Gr层10-25 THz低频区声子参与率显著改变。研究成果为Gr/Dia范德华异质结微纳器件热控提供理论支撑。

　　

摘要

通过分子动力学数值模拟研究了原子工程（碳原子空位和氮原子掺杂）对石墨烯/金刚石（Gr/Dia）异质结构界面热导率（ITC）的影响。数值模拟结果表明，碳原子空位的引入会降低Gr层的ITC，而氮原子掺杂则会显著提高ITC。声子分析表明，0–40 THz频率范围内声子态密度耦合强度的变化是导致ITC变化的主要因素。此外，原子工程改造还显著改变了Gr层在10–25 THz低频区域的声子参与率。研究结果表明，原子工程可以用于调节（减弱或增强）这种2D/3D异质结构的界面热传输性能。这些发现为基于石墨烯/金刚石范德华（Gr/Dia vdW）异质结构的热控微纳器件提供了理论支持。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。