Ultrafast non-thermal laser excitation of gigahertz longitudinal and shear acoustic waves in spin-crossover molecular crystals [$Fe(PM-AzA)_{2}$$(NCS)_{2}$]
我们报告GHz的纵向以及剪切声声子的光激发和光探测使用飞秒激光脉冲在自旋交叉分子晶体。从我们的实验观察的时域布里渊散射触发的光激发的声波跨越低自旋（LS）到高自旋（HS）的热交叉，我们揭示了分子自旋状态和相干GHz声学声子的光激发之间的联系。特别是，我们实验证明了一个非常规的非热路径的激光激发GHz的声子。我们还提供了实验洞察的光学和力学参数的演变在LS/HS自旋交叉温度T $_{1/2}$。
2017-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Near room-temperature memory devices based on hybrid spin-crossover SiO2 nanoparticles coupled to single-layer graphene nanoelectrodes
在本文中，我们报告的混合纳米粒子（NP）的基础上的聚合物1D化合物[Fe（Htrz）2（trz）]（BF 4），这是一个最有前途的SCO系统设计的电子器件的电荷传输性能。特别是，我们首次使用了覆盖有二氧化硅壳并放置在单层石墨烯电极之间的混合SCO NP。我们证明了一个可重复的热滞后回线在室温以上的电导，这意味着没有退化的电流水平已被检测到，因此，我们得出结论，自旋跃迁的鲁棒性显着改善与以前的结果相比，与其他报告，甚至更大的组件和SCO对象参与。这种双稳性与石墨烯的多功能性相结合，为各种技术应用以及未来复杂的基础研究提供了一个有前途的方案。
2016-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermally and Electrically Conductive Nanopapers from Reduced Graphene Oxide: effect of nanoflakes thermal annealing on the film structure and properties
在这项研究中，我们报告了一种不同的策略，从直接真空过滤制备石墨烯纳米纸。代替常规方法，即在极高温度下对由氧化石墨烯（GO）或部分还原的GO制备的纳米纸进行热退火，我们直接从完全还原的氧化石墨烯（RGO）的悬浮液制造我们的石墨烯纳米纸，所述悬浮液在RGO和在真空中在1700 °C下热退火之后获得。通过使用这种方法，我们研究了热退火对宏观石墨烯基纸物理性能的影响。事实上，我们证明了由退火RGO制备的石墨烯纳米纸的热和电性能的增强受到不存在氧官能团和纳米片形态的强烈影响。因此，我们的方法可以被认为是一个有效的替代经典的方法。
2017-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Strong Enhancement of Thermal Properties of Copper Films after Chemical Vapor Deposition of Graphene
我们证明了在Cu膜上化学气相沉积石墨烯强烈地增强了它们的热扩散率和热导率。石墨烯的沉积使9微米（25微米）厚的Cu膜的热导率在室温附近增加高达24%（16%）。有趣的是，所观察到的石墨烯涂覆的Cu膜的热性能的改善主要是由于在石墨烯沉积期间Cu形态的变化以及与其相关的温度处理，而不是石墨烯作为额外的热传导通道的作用。通过石墨烯涂层提高金属薄膜的热性能可能导致在电子电路和冶金中的应用。
2013-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductance of graphene and dimerite
在弹道极限下，将石墨烯片作为石墨烯条的大宽度极限，研究了石墨烯的声子热导。我们发现，热导率弱依赖于方向角$θ$的热通量周期性与周期$π/3$。它进一步表明，这种方向依赖性的性质是在石墨烯中的声子模式的群速度的方向依赖性，起源于蜂窝结构中的$D_{6h}$对称性。通过打破石墨烯中的$D_{6h}$对称性，我们看到了更明显的热导各向异性效应，如二聚物所示。
2009-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Insulator-Metal Transition and Magnetic Crossover in Bilayer Graphene
研究发现面内磁场与横向电场可诱导双层石墨烯发生绝缘体–金属转变，并伴随轨道磁化率由抗磁性向顺磁性的磁渡越，为调控二维材料堆叠体能带结构提供方案。
2025-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ballistic to diffusive crossover of heat flow in graphene ribbons
纳米材料中的热流是一个重要的研究领域，具有基础和技术意义。然而，很少有人知道在二维（2D）设备或互连的尺寸相当于声子平均自由程（MFP）的热流。在这里，我们发现短的四分之一微米的石墨烯样品在室温下达到了弹道热导极限的35%，这是由衬底支撑的石墨烯中相对较大的声子mfp（~100 nm）实现的。相比之下，将类似的样品图案化成纳米带（GNRs）导致由带宽度和边缘无序控制的扩散热流状态。在边缘控制状态下，GNR热导率随宽度的变化近似为~W^{1.8+/-0.3}，在室温下，在65 nm宽的GNR中约为100 W/m/K。在声子mfp的尺度上操纵器件尺寸可以用来实现对它们的载热性质的完全控制，接近基本上有限的上限或下限。
2013-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal Spin Dynamics in the Crossover from Diffusive to Ballistic Transport
改进的制造技术使得超净石墨烯器件中的弹道输运和前所未有的自旋操纵成为可能。石墨烯中的自旋输运通常在非局域自旋阀中进行探测，并使用自旋扩散理论进行分析，但当电荷输运变成弹道或自旋扩散长度异常长时，该理论不一定适用。在这里，我们通过对石墨烯非局域自旋阀进行量子模拟来研究这些机制。我们发现，传统的自旋扩散理论未能捕捉到弹道制度的交叉，以及长的自旋扩散长度的限制。我们表明，后者可以描述目前的理论框架的扩展。最后，通过覆盖整个自旋动力学范围，我们的研究开辟了一个新的视角来预测和审查石墨烯和其他二维材料基超净器件中的自旋输运。
2020-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Significant Reduction of Graphene Thermal Conductivity by Phononic Crystal Structure
采用分子动力学模拟研究了石墨烯声子晶体（GPnC），又称石墨烯纳米网的热导率。研究了GPnCs的热导率随长度和温度的变化关系。研究发现，GPnCs的热导率明显低于石墨烯，并且可以通过改变孔隙率和周期长度来有效地调节。例如，当孔隙率从约21%变化到65%时，GPnC的热导率与石墨烯的热导率的比率可以从0.1变化到0.01。声子参与比谱表明，更多的声子模式在GPnCs与较大的孔隙率本地化。我们的研究结果表明，创建GPnCs是一种有价值的方法来有效地操纵石墨烯的热导率。
2014-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Extremely High Thermal Conductivity of Graphene: Experimental Study
我们报告的第一次测量的热导率的悬浮单层石墨烯。使用非接触式光学技术进行测量。对于单层石墨烯，提取了在~ 4840至5300 W/mK范围内的热导率的近室温值。极高的热导率值表明石墨烯在热传导方面可以胜过碳纳米管。
2008-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Significant reduction of lattice thermal conductivity in suspended graphene by charge doping
降低石墨烯的晶格热导率对于其热电应用至关重要。在高电子密度系统中，电子对声子的散射不小于其他声子对声子的散射。借助第一性原理计算，我们通过诱导电子-声子散射来研究石墨烯的晶格热导率。在实验可调的载流子密度下，我们发现$\sim 50\%$降低了200 K时的晶格热导率。本研究为石墨烯的潜在热电应用开辟了新的途径。
2019-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Registry Effect on the Thermal Conductivity of Few-Layer Graphene
我们进行分子动力学模拟来研究配准效应对少层石墨烯热导率的影响。层间相互作用可以用Lennard-Jones势或依赖于寄存器的势来描述。我们的计算表明，在少层石墨烯的热导率从两个潜在的是彼此接近，即注册效应本质上是不重要的。这是因为少层石墨烯的热输运主要受层间呼吸模式的限制，而层间呼吸模式对配准不敏感。
2015-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-induced enhancement of thermal conductivity in graphene
结果表明，实验观察到的增加的杨氏模量在单层石墨烯与低密度的点缺陷导致显着增强的热导率在很宽的温度范围内，由于增加的纵向和横向的声子速度。
2016-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Covalent Functionalisation on Thermal Transport Across Graphene-Polymer Interfaces
本文研究了不同共价功能化石墨烯增强聚合物复合材料的界面热阻。通过使用分子动力学模拟，所获得的结果表明，在石墨烯中的共价官能化在降低石墨烯-石蜡界面热阻中起着重要作用。这种减少取决于官能团的覆盖范围和类型。在各种官能团中，丁基被发现是最有效的降低界面热阻，其次是甲基，苯基和甲酰基。考虑中的其他官能团，如羧基，羟基和胺被发现产生的界面热阻可以忽略不计的减少。对于层数最多为四层的多层石墨烯，界面热阻对层数不敏感。不同的官能团和层数对界面热阻的影响也阐述了使用的石墨烯和石蜡基质的振动态密度。本研究结果提供了有用的指导方针，在实际的热管理的功能化石墨烯的应用。
2015-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Imaging the diffusive-to-ballistic crossover of magnetotransport in graphene
利用扫描隧道电位测量成像石墨烯中磁输运行为，揭示随磁场增强载流子从扩散到弹道输运的转变，并阐明高场下电位急剧变化源于载流子螺旋图运动导致的霍尔场局域增强。
2024-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crossover of ballistic, hydrodynamic, and diffusive phonon transport in suspended graphene
流体动力学声子输运最近被预测为石墨材料中声子输运的重要机制。过去的许多研究都集中在流体力学声子输运的情况下，流体力学制度占主导地位的其他制度，这样的流体力学功能可以清楚地观察到。然而，这通常需要严格的温度和样品尺寸条件。在许多情况下，一个单一的制度并不占主导地位的其他制度，但所有三个制度-弹道，流体动力学和扩散制度-在某种程度上存在。在这里，我们评估三个制度的程度，通过比较动量破坏率由三种不同的机制，其中每一个代表一个不同的制度：扩散边界散射没有内部声子散射（弹道制度），扩散边界散射结合正常散射（流体动力学制度），和umklapp散射（扩散制度）。我们解决了Peierls-Boltzmann方程与从头算全散射矩阵使用偏差蒙特卡罗方法。我们分别对弹道和散射粒子的分布函数进行采样，从而比较三种不同机制的动量破坏率。使用这个框架，我们讨论了一个著名的现象，弹道流体动力学交叉，称为声子努森最小值。
2019-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological effect on thermal conductivity in graphene
通过分子动力学模拟，比较了石墨烯纳米带、碳纳米管和类石墨烯条（MGS）的导热性能，研究了拓扑结构对导热性能的影响.研究发现，MGS的热导率不到石墨烯纳米带的一半。MGS获得如此低的热导率的潜在机制可以归因于增强的声子-声子散射和局域化性质，这是由Mobius带的非平凡拓扑结构引起的。此外，通过计算MGS的尺寸，较低的长度/宽度比降低了其热导率，因为声子-声子散射和局部化可能会进一步提高。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Thermal Transport and Thermal Rectification in Strained Graphene Nanoribbons
采用分子动力学模拟方法，研究了石墨烯纳米带在均匀单轴和非均匀应变场作用下的热输运过程。我们预测显着的热整流（超过70%）在一个矩形扶手椅GNR通过施加横向力不对称。从应力较小的区域到应力较大的区域，热通量较大。此外，我们发展了一个理论框架的基础上的非平衡态热力学讨论时，热整流下的应力梯度可以发生。最后，我们讨论了与实验有关的细节。
2012-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Graphene-Enhanced Thermal Interface Materials for Thermal Management of Photovoltaic Solar Cells
光伏（PV）太阳能电池的温度的增加负面地影响其功率转换效率并且降低其寿命。负面影响在聚光太阳能电池中特别明显。因此，通过有效地去除多余的热量来限制PV电池的温度是至关重要的。常规的热相变材料（PCM）和热界面材料（TIM）不具有足以用于下一代PV电池的热管理的热导率值。在本文中，我们报告的调查结果，提高效率的光伏电池与石墨烯增强的TIM的使用。石墨烯揭示了最高值的固有热导率。它还表明，复合材料的热导率可以通过利用石墨烯填料增加。我们制备了具有高达6%的石墨烯的TIM，其是专门为PV电池应用设计的。使用太阳能模拟模块测试太阳能电池。结果发现，当使用石墨烯增强的TIM时，在两个太阳集中照明下的太阳能电池板的输出电压的下降可以从19%降低到6%。所提出的方法可以恢复高达75%的太阳能电池的功率损耗。
2016-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Tuning electronic heat transport in graphene/metal heterostructures with ultralow thermal conductivity
现有的超低热导率材料由于材料中有限的电子传输而不适用于热电应用。在这里，我们提出了一类新的超低热导率材料与大量的电子热传输。我们的样品是通过热蒸发或射频磁控溅射沉积的转移石墨烯和金属钯膜（Pd，Au和Ni）的石墨烯/金属异质结构。对于蒸发的样品，我们实现了0.06 W m-1 K-1的超低热导率，声子作为主要的热载体。超低的热导率是由于石墨烯和金属中声子能量的巨大差异。有趣的是，对于溅射样品，我们发现，约50%的热量是由电子携带的，即使热导率约为0.1 W m-1 K-1。我们将电子贡献归因于电子在石墨烯中穿过原子级针孔的传输。这种具有超低导热系数和电子输运特性的新材料有望在热电领域得到应用。
2018-06-26 cond-mat.mtrl-sci
First principles calculations of lattice thermal conductivity in mono- and bi-layer graphene
使用第一性原理计算，我们研究了理想的单层和双层石墨烯片的晶格热导率。我们的研究结果表明，单层和双层石墨烯的固有热导率在300 K时约为2200 W/mK，该值接近于在石墨基面中理论和实验观察到的值，并且在更高的温度下，它随着预期的1/T依赖性而降低。单层和双层热导率之间的小变化表明，增加层数不会显着影响这些系统的面内热性能。
2009-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal conductivity of pristine and doped (B,N) Graphene
本文研究了硼和氮掺杂对石墨烯声子诱导热导率的影响。这项研究是重要的，当人们必须评估的B和N掺杂的石墨烯的电子性质的有用性。我们已经通过采用密度泛函微扰理论（DFPT）来计算原始/掺杂石墨烯的原子间力=力常数进行了计算。利用线性化的玻尔兹曼输运方程（LBTE），在单模弛豫时间近似（RTA）下，计算了材料的热导率。已经发现原始石墨烯的热导率在100 K下为4000 W/mK的量级，其随着温度的升高而逐渐降低。当B掺杂量为12.5%时，热导率急剧下降96%至190 W/mK，当B掺杂量为25%时，热导率下降99%至30 W/mK。当石墨烯掺杂有N时，对于12.5%和25%的掺杂浓度，热导率分别降低至4 W/mK和55 W/mK。我们已经发现掺杂的石墨烯的热导率对温度变化的敏感性较低。还表明，石墨烯的热导率可以通过掺杂来调节，并且对掺杂浓度具有很强的依赖性。
2020-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductance at the graphene-SiO2 interface measured by optical pump-probe spectroscopy
我们研究了通过机械剥离石墨在熔融SiO2衬底上制备的单层和多层石墨烯样品的界面热导率σint。通过使用超快光泵浦脉冲并监测皮秒时间尺度上的瞬态反射率，我们获得了石墨烯-SiO2系统的平均σint为5，000 W/cm 2K。我们观察到单个样品之间的σint的显著变化，但没有发现石墨烯层厚度的系统依赖性。
2010-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermal transport in van der Waals graphene/boron-nitride structure: a molecular dynamics study
在范德瓦尔斯异质结构中，石墨烯/h-BN异质结构是二维纳米电子器件的合适候选者。本文采用非平衡分子动力学模拟方法，研究了石墨烯/h-BN双层结构和石墨烯/h-BN范德华异质结构（即h-BN薄片周期性地插入石墨烯层的顶部和底部）中的热传输。结果表明，随着体系长度的增加，石墨烯/h-BN双层材料的热导率增加。此外，石墨烯/h-BN异质结构中的热传输比单层石墨烯或单层h-BN中的热传输增强。尺寸效应分析表明，当体系尺寸大于100 nm时，通过石墨烯/h-BN双层结构各层的热通量趋于收敛。研究结果有助于理解范德华异质结中的热传导现象，并有助于改进异质结的设计，以获得更好的热管理和散热效果。
2021-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Crossover from charge order to strain glass in phase separated manganite thin films: Impact of thermal cycling and substrate induced strain
在（110）取向的LaAlO 3和SrTiO 3衬底上沉积的La 1-x-yPryCaxMnO 3（x=0.42，y=0.40）薄膜（~140 nm）的磁性和磁输运性质表现出从高温反铁磁电荷有序绝缘体（AFM-COI）相（T>TN）到应变玻璃（T<Tg）的过渡。在中间温度（Tg<T<TN）下，具有突出的热磁阻滞后的动态液体在冷却循环中占主导地位，而在升温循环中，其之前是铁磁金属（FMM）相。驱动AFM-COI到FMM相变所需的磁场高于应变玻璃的磁场。不同磁区的磁电性质和温度跨度对热循环和衬底诱导应变敏感。
2014-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Isotope Effect on the Thermal Conductivity of Graphene
采用平衡分子动力学方法研究了300 K下不同同位素（C13）浓度的孤立石墨烯的热导率。在纯C12或C13石墨烯的极限下，石墨烯在锯齿形和扶手椅形方向上的TC分别为~630 W/mK和~ 1000 W/mK。我们发现，当C12和C13在不同的掺杂浓度下随机分布时，石墨烯的TC可以最大限度地降低~ 80%，在扶手椅和锯齿形方向上。因此，我们的模拟结果表明，一种有效的方法来调整的TC的石墨烯，而不改变其原子和电子结构，从而产生一个有前途的应用纳米电子学和热电的石墨烯基纳米器件。
2010-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Hexagonal Boron Nitride-Graphene Heterostructures with Enhanced Interfacial Thermal Conductance for Thermal Management Applications
原子级薄的石墨烯单层显示出优异的电子特性，这导致了对其在纳米器件中的应用的大量研究。然而，这种纳米器件的热管理是必不可少的，以提高其性能。据报道，与广泛使用的SiO2/Si支撑的石墨烯相比，支撑在六方氮化硼（h-BN）衬底上的石墨烯显示出增强的（光）电子和热性质。受此启发，我们对四种不同类型的（异质）结构进行了温度和功率相关的拉曼光谱测量：（a）h-BN（BN），（b）石墨烯（Gr），（c）石墨烯上的h-BN（BG），以及（d）由h-BN层从顶部和底部（BGB）封装的石墨烯，所有这些都支撑在SiO2/Si衬底上。我们已经估计了这四种（异质）结构的热导率（\k{appa}）和每单位面积的界面热导率（g）的值，以证明结构-活性（热）关系。本文报道了SiO_2/Si负载的h-BN的\k{appa}和g值分别为280.0 ± 58.0 Wm ~（-1）K ~（-1）和25.6 ± 0.4 MWm ~（-2）K ~（-1）。更重要的是，我们已经观察到异质结构中的单位面积的热导率和界面热导率的改善，这确保了器件中更好的散热。观察到SiO2/Si（BGB）样品上的h-BN包封的石墨烯的\k{appa}和g分别为850.0 ± 81.0 Wm-1 K-1和105 ± 1 MWm-2K-1，而SiO2/Si基底上的石墨烯分别为600.0 ± 93.0 Wm-1 K-1和1.15 ± 0.40 MWm…
2021-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Dynamics of Graphene Edges Investigated by Polarized Raman Spectroscopy
在这份报告中，我们提出了拉曼光谱研究的热稳定性和动力学的石墨烯边缘。发现石墨烯边缘（扶手椅形和锯齿形两者）不稳定并且即使在低至200°C的温度下也经历改性。基于偏振拉曼光谱的结果，我们提供了可能的结构模型在退火过程中石墨烯的边缘如何变化。锯齿形边缘重新排列并形成相对于边缘方向呈\pm 30°的扶手椅型段，而扶手椅型边缘即使在高达500°C的退火温度下也由扶手椅型段主导。通过热退火对边缘结构的修改（锯齿形区段以扶手椅区段的形式重新排列）提供了控制石墨烯和石墨烯纳米结构的电子性质的灵活方式。
2010-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Comparative study of phonon spectrum and thermal expansion of graphene, silicene, germanene and blue phosphorene
基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了石墨烯、硅烯、锗烯和蓝磷烯等单原子二维蜂窝晶格的振动性质和热膨胀性质.我们着重讨论了它们性质的异同，并试图从它们的晶格结构来理解它们。我们说明，从石墨烯到蓝色磷烯，声子带隙的发展，由于大的屈曲诱导的混合的面内和面外的声子模式。这种混合也会影响它们的热性能。利用准谐波近似，我们发现它们在室温下都表现出负的热膨胀。
2016-10-14 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the electrical and lattice thermal transport in monolayer and bilayer graphene
我们从第一性原理计算和玻尔兹曼输运理论（BTE）出发，研究了单层和双层石墨烯的输运性质。我们对单层石墨烯的电阻率研究表明，在一定的化学势范围内，Bloch-Gr ${\rm \ddot{u}}$奈森行为。通过用氮化硼代替石墨烯的碳二聚体，我们预测塞贝克系数增加了两倍。在我们的计算中已经观察到在小电场$\sim 0.3$ eV的影响下双层石墨烯的塞贝克系数的类似增加。具有杂质的石墨烯显示出电导率和迁移率的系统性降低。我们还利用声子BTE计算了单层和双层石墨烯的晶格热导率，在300-700 K的温度范围内与实验数据吻合得很好。
2017-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Coherent Phonon Transport in Two-dimensional Graphene Superstructures
热声子的相干波效应有望在热输运控制中带来变革性的机会，但由于热声子的波长很小，通常低于几纳米，因此在很大程度上尚未探索。这个小的长度尺度表明，而不是人工声子晶体，一个更有前途的方向是研究自然材料中的相干声子效应与热声子波长匹配的分层超结构。在这项工作中，我们使用第一性原理模拟来表征以前未研究过的D-石墨烯和T-石墨烯的热性质，二维碳同素异形体基于传统的石墨烯结构，但含有二级，面内周期性。我们发现，尽管非常相似的原子结构和键合强度，D-石墨烯和T-石墨烯具有显着不同的热性能比原始石墨烯。在室温下，D-石墨烯和T-石墨烯的计算热导率为600 Wm-1 K-1和800 Wm-1 K-1，而石墨烯的热导率超过3000 Wm-1 K-1。我们将这些独特的属性归因于自然发生的低频光学声子模式的存在，这些模式显示声子相干性的特征，并且从声学模式的折叠和相关的频率间隙开口中产生，这种现象也发现于超晶格中，其中引入了平面外的周期性。此外，我们观察到D-和T-石墨烯中显著增强的Umklapp散射，这在很大程度上抑制了原始石墨烯中的流体动力学声子输运。我们的研究提出了D-石墨烯和T-石墨烯作为理想的模型系统，以探索2D中的相干声子效应，并展示了使用相干声子效应显着修改2D材料的热输运而不对其基本成分进行剧烈改变的潜力。
2019-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Molecular junctions for thermal transport between graphene nanoribbons: covalent bonding vs. interdigitated chains
基于石墨烯片晶或其他导热纳米颗粒之间接触处的分子结的适当设计和制造热桥将提供一种迷人的方式来产生用于热管理应用的高效传热网络。在这项工作中，使用非平衡分子动力学，我们计算了烷基链用作两个石墨烯纳米带之间的分子结的热导率，无论是作为共价键合和范德华交叉链。系统地研究了链长、接枝密度、接枝温度和链叉指效应对接枝率的影响。一个明确的减少的电导率被发现随着链长的增加和接枝密度的降低，而较低的电导率观察到范德华叉指链相比，共价结合的。通过计算单链和未官能化的石墨烯片的重叠之间的电导等效性，进一步证明了分子结在增强石墨烯纳米带接触处的热导中的重要性。作为一个例子，发现一个单一的戊基共价键合链具有与对应于约152个碳原子的区域的重叠相等的电导。这些结果有助于理解导热纳米颗粒网络内发生的热现象，包括石墨烯纳米纸和石墨烯基聚合物纳米复合材料，这些纳米复合材料对于电子产品中的热管理应用以及通常在低温热交换和回收中具有很高的兴趣。
2017-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Transport in Graphene and Graphene Multilayers
在本文中，我们回顾了石墨烯和多层石墨烯的热性质，并讨论了光热技术开发的热导率测量。我们还概述了不同的理论方法用于描述声子在石墨烯中的传输，并提供与现有的实验热导率数据的比较。
2015-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Reconstruction at the Quasicrystal-Moiré Crossover in Twisted Bilayer Graphene
National Cheng Kung University（国立成功大学）；Center for Quantum Frontiers of Research & Technology (QFort), National Cheng Kung University（国立成功大学量子前沿研究与技术中心）；National Taiwan University（国立台湾大学）；Center for Condensed Matter Sciences, National Taiwan University（国立台湾大学凝聚态科学中心）；Center of Atomic Initiative for New Materials, National Taiwan University（国立台湾大学原子级新材料创新中心）
研究发现扭转双层石墨烯在约29°扭转角处发生准晶-莫尔 crossover，层间强杂化使朗道能级简并度随温度从4重变为12重，为研究准周期对称性对低能电子态的调控提供了新平台。
2026-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Transport in Graphene, Few-Layer Graphene and Graphene Nanoribbons
石墨烯独特的热传导特性的发现，引发了二维材料系统中声子输运的理论和实验研究的热潮。迅速发展的石墨烯热场从理论物理到实际工程应用。在这篇特邀评论中，我们概述了不同的理论方法，用于描述声子在石墨烯中的传输，并提供与现有的实验热导率数据的比较。重点分析了石墨烯和少层石墨烯的声子热导率的最新理论结果，以及应变、缺陷、同位素和边缘散射对这些材料系统中声子输运的影响。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Review of Thermal Properties of Graphene and Few-Layer Graphene: Applications in Electronics
本文综述了石墨烯和少层石墨烯的热性能，并讨论了这些材料在先进电子热管理中的应用。石墨烯的固有热导率-已知材料中最高的-在室温附近由声子主导。热管理应用的示例包括集成在高功率密度晶体管的发热区域附近的少层石墨烯散热器。已经证明，少层石墨烯散热器可以降低器件操作期间的热点温度，从而提高器件的性能和可靠性。
2015-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Properties of the Hybrid Graphene-Metal Nano-Micro-Composites: Applications in Thermal Interface Materials
作者报道了具有混合石墨烯-金属颗粒填料的导电热界面材料的合成和热性能。所得复合材料的热导率在从300 K至400 K的温度范围内增加约500%，在5体积%的小石墨烯负载分数。热性能的异常强烈增强归因于石墨烯的高固有热导率、石墨烯与基质材料的强耦合以及石墨烯和银颗粒填料的大范围长度尺度（从纳米到微米）。所得结果对先进电子学和光电子学的热管理具有重要意义。
2012-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Symmetry Crossover and Universal Behaviors in Carbon Nanotube Dots
最近的实验通过碳纳米管的电子输运的动机，我们调查的轨道内和轨道间的库仑相互作用的电导的温度演变的作用。结果表明，这些库仑排斥之间的少量（~10%）的不对称性在有限的温度下，特别是在半填充周围的电导分布基本上变形。阐明了这种热对称交叉的性质。
2009-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Noncured Graphene Thermal Interface Materials: Minimizing the Thermal Contact Resistance
我们报告的非固化石墨烯热界面材料的接触热阻的实验研究，其表面特征在于不同程度的粗糙度。据发现，热接触电阻取决于石墨烯负载非单调，达到其最小值的负载分数的~15重量%。将表面粗糙度增加约1微米导致该石墨烯负载的热接触电阻增加约x2倍。所获得的热导率，热接触电阻，和总热阻的热界面材料层上的石墨烯负载和表面粗糙度的依赖性表明，需要优化的特定材料的负载分数和粗糙度的连接表面。我们的研究结果对于开发用于高功率密度电子设备热管理的石墨烯技术具有重要意义。
2021-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Phonons and Thermal Transport in Graphene and Graphene-Based Materials
石墨烯不同寻常的热性质的发现刺激了旨在理解二维材料系统中声子输运和热传导的实验、理论和计算研究。我们提供了一个关键的审查最近的结果在石墨烯热场集中在声子色散，比热，热导率，不同的模型和计算方法的比较。详细分析了石墨烯基材料的声子谱与导热性能之间的关系。在双层石墨烯，同位素工程，和不同的声子色散分支的相对贡献的原子平面旋转的影响进行了讨论。为了读者的方便，本文以综合注释表的形式提供了有关热导率和声子模对热输运贡献的主要实验和理论结果的摘要。
2016-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal rectification and interface thermal resistance in hybrid pillared-graphene and graphene: A molecular dynamics approach
在本研究中，我们研究了杂化柱撑石墨烯和石墨烯（PGG）系统的热整流和热阻。这是通过经典的分子动力学模拟（MD），也与连续模型。首先，采用分子动力学模拟和傅立叶变换计算了柱撑石墨烯和石墨烯的热导率。我们的研究结果表明，柱撑石墨烯的热导率比石墨烯小一个数量级。接下来，通过沿PGG的纵向方向施加正和负温度梯度，检查热整流。MD结果表明，对于36至86 nm范围内的长度，热整流几乎保持恒定（~3-5%）。我们还研究了PGG界面两侧的声子态密度。DOS曲线表明，有声子散射在低频（声学模式），这取决于在系统中施加的温度梯度方向。因此，我们可以介绍PGG作为一个有前途的热整流器在室温下。此外，在接下来的工作中，我们还探讨了温度分布的PGG使用连续介质模型。由连续介质模型得到的结果预测了分子动力学的结果，如上半层和下全层石墨烯的温度分布，界面处的温度差以及热阻。
2019-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Geometry, stability and thermal transport of hydrogenated graphene nanoquilts
利用分子动力学模拟研究了氢化折叠的石墨烯纳米绗缝的几何形状、稳定性和热输运。氢化的石墨烯纳米绗缝显示出增加的热力学稳定性和比没有氢化的折叠石墨烯结构更好的传输性能。对于双层石墨烯纳米被子，几何形状和热导率都对吸附的氢链非常敏感，这可以通过PDOS的红移来解释。对于多折叠纳米绗缝，通过改变周期数或长度，它们的热导率可以从原始石墨烯的100%调整到15%。我们的研究结果表明，氢化石墨烯纳米绗缝是非常适合的热管理设备。
2016-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Graphene Disk: A Natural Functionally Graded Material --The Thermal Conductivity of Nanoscale Graphene Disk by Molecular Dynamics Simulation
在这封信中，我们调查的数值（非平衡分子动力学）和分析纳米石墨烯盘（NGDs）的热导率，并讨论了实现功能梯度材料的可能性，只有一种材料，NGDs。我们发现，NGD具有梯度导热性，可以在很大的温度范围内用作功能梯度材料。此外，我们还研究了NGDs的热导率与半径和温度的关系。我们的研究可能会启发实验工作者开发NGD基功能梯度材料，并帮助石墨烯去除芯片上的热点。
2014-09-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Chemically edge-carboxylated graphene enhances thermal conductivity of polyetherimide-graphene nanocomposites
在这项工作中，我们证明了石墨烯的边缘氧化可以使石墨烯-纳米片（GNP）/聚醚酰亚胺（PEI）复合材料的热导率（k）相对于石墨烯的基面的氧化有更大的提高。边缘氧化（EGO）提供了使石墨烯的基面保持完整的优点，保持其高的面内热导率（kin > 2000 Wm-1 K-1），而同时，在石墨烯边缘上引入的氧基团通过与聚醚酰亚胺（PEI）的氧基团的氢键结合增强了界面热导率，增强了整体聚合物复合材料的热导率。在本工作中，通过在氯酸钠和过氧化氢的存在下氧化石墨烯，在石墨烯的边缘上引入羧基来实现边缘氧化。另一方面，通过Hummers方法实现的石墨烯（BGO）的基面氧化使石墨烯的sp2碳-碳网络扭曲，显著降低其固有热导率，导致BGO/PEI复合材料k甚至低于原始GNP/PEI复合材料k值。发现相对于原始GNP/PEI复合材料（对于10重量% GNP含量），EGO/PEI复合材料的所得热导率提高了18%，而BGO/PEI复合材料的热导率降低了57%。2-石墨烯纳米片的三维拉曼映射用于确认和区分石墨烯上氧官能团的位置。在这项工作中提出的边缘粘合的优越效果可以导致从根本上实现高导热性聚合物复合材料的新途径。
2022-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermal Conductivity of Graphene Laminate: Making Plastic Thermally Conductive
我们研究了沉积在聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上的石墨烯层压膜的热导率。研究了两种类型的石墨烯层压材料-沉积和压缩-以确定影响热传导最多的物理参数。使用光热拉曼技术和一组石墨烯层压体厚度为9至44微米的悬浮样品进行测量。发现石墨烯层压体的热导率在室温下在40 W/mK至90 W/mK的范围内。出乎意料地发现，石墨烯薄片的平均尺寸和排列是比石墨烯层压体的质量密度更重要的限定热传导的参数。在未压缩和压缩的层压板中，热导率随平均石墨烯片尺寸线性增加。由于更好的薄片对齐，对于相同的平均薄片尺寸，压缩的层压板具有更高的导热率。通过用薄石墨烯层压膜涂覆塑料材料，塑料材料的热导率提高高达600倍的可能性具有重要的实际意义。
2014-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Rectification In Asymmetric Graphene Ribbons
本文采用分子动力学模拟对石墨烯纳米带中的热流进行了研究。结果表明，非对称石墨烯带的热通量优先沿宽度减小的方向流动，表现出明显的热整流效应。讨论了整流比与顶角和长度的关系。与基于碳纳米管的一维热整流器相比，石墨烯纳米带即使在大规模下也具有更高的整流比。我们的研究结果表明，非对称石墨烯带可能是一个有前途的结构，为实际的热（声子）器件。
2009-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal conductivity of graphene with conventionally isotopic defects
研究了有限尺寸掺杂石墨烯片的热导率，重点研究了取代原子质量对热导率的影响。它表明，石墨烯掺杂的相对较重的原子的小浓度的结果在一个不成比例的令人印象深刻的下降晶格热导率。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cryogenic Characteristics of Graphene Composites -- Evolution from Thermal Conductors to Thermal Insulators
低温半导体电子学和超导量子计算的发展需要既能提供导热又能提供隔热的复合材料。我们证明，在低温下，石墨烯复合材料的热导率可以高于和低于参考原始环氧树脂的热导率，这取决于石墨烯填料的负载和温度。存在一个定义明确的交叉温度-高于该温度，复合材料的热导率随着石墨烯的添加而增加;低于该温度，热导率随着石墨烯的添加而降低。这种违反直觉的趋势可以通过低温下热传导的特殊性来解释：石墨烯填料既可以作为基质材料中声子的散射中心，也可以作为热的管道。我们提供了一个物理模型，解释了实验趋势的热边界电阻在低温温度和异常的热渗流阈值，这变得依赖于温度的增加的影响。所获得的结果表明，使用石墨烯复合材料在低温下去除热量和隔热组件的可能性-这是量子计算和低温冷却传统电子产品的重要能力。
2023-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal and Thermoelectric Properties of Graphene
在介观尺度和低维系统中的热输运的主题是有趣的基础研究和实际应用。作为真正二维材料的第一个例子，石墨烯具有非常高的热导率，因此为研究提供了理想的平台。本文综述了近年来石墨烯热性能和热电性能的研究进展，重点介绍了实验研究进展。一个一般的物理图片的基础上的Landauer输运形式主义的介绍，以了解潜在的机制。我们发现，石墨烯优异的热导率不仅是由大的弹道热导，但也由非常长的声子平均自由程（MFP）。通过石墨烯的低维性质和高样品纯度解释的长声子MFP导致重要的同位素效应和对热传导的尺寸效应。根据石墨烯中的各种散射机制，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有效方法。我们还讨论了石墨烯的塞贝克效应。石墨烯本身可能不是一种好的热电材料。然而，石墨烯研究开发的概念可能会被应用于改善其他材料的热电性能。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal properties of graphene: Fundamentals and applications
石墨烯是一种二维（2D）材料，在平面内和平面外方向之间具有超过100倍的热流各向异性。高的面内热导率是由于碳原子之间的共价sp2键合，而面外热流受到弱范德华耦合的限制。在此，我们回顾了石墨烯的热性质，包括其比热和热导率（从扩散到弹道极限）以及衬底，缺陷和其他原子修饰的影响。我们还强调了石墨烯的热性能发挥作用的实际应用。例如，石墨烯晶体管和互连受益于高面内热导率，直至一定的沟道长度。然而，与衬底的弱热耦合意味着界面和接触仍然是显著的耗散瓶颈。石墨烯或石墨烯复合材料中的热流也可以通过各种手段来调节，包括通过衬底、边缘或界面的声子散射。最终，石墨烯不寻常的热特性源于其2D性质，为热流物理学的新发现提供了丰富的游乐场，并可能导致新的热管理应用。
2013-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous thermal properties and spin crossover of ferromagnesite (Mg,Fe)CO3
铁菱镁矿（Mg，Fe）CO3，在高铁浓度下也称为镁菱铁矿，是菱镁矿（MgCO3）和菱铁矿（FeCO3）的固溶体。铁菱镁矿被认为是通过俯冲作用进入地球下地幔的，被认为是地球下地幔中主要的碳载体，在地球深部碳循环中起着关键作用。实验表明，在下地幔压力范围内，铁菱镁矿经历了压力诱导的自旋交叉，伴随着体积和弹性异常。本文采用第一性原理计算研究了（Mg，Fe）CO3的热性质。研究表明，铁磁菱镁矿的几乎所有热性质都被铁的自旋交叉所改变，包括体积的反常减小、体积模量的反常软化、热膨胀、热容和Guneisen参数的反常增加.值得注意的是，热容量的异常在高温下仍然很突出（高达40%），而没有涂抹出来，这表明铁自旋交叉可能会显着影响俯冲板的热性质和地球深部碳循环。
2020-12-24 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Effect of substrate modes on thermal transport in supported graphene
我们使用分子动力学模拟研究了SiO2支撑的石墨烯中的热输运。由于弯曲声学（ZA）声子的阻尼，与衬底的耦合将支撑的石墨烯的热导率（TC）降低了一个数量级。然而，与预期相反，增加石墨烯与基底相互作用的强度会增强负载石墨烯的TC。这种增强是由于石墨烯ZA模与衬底瑞利波的耦合，这使色散线性化并增加了杂化模的群速度。这些发现表明，二维支撑石墨烯的TC是可调的，通过表面相互作用，提供了一种新的可能性，在纳米材料中的控制能量流。
2011-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Amorphized graphene: A stiff material with low thermal conductivity
全碳异质结构最近已经通过单层石墨烯的聚焦离子束图案化产生。非晶化石墨烯类似于石墨烯片，其中一些六边形被五边形、七边形和八边形环的组合替代。本调查提供了一个关于声子和负载沿无定形石墨烯转移的一般看法。所开发的模型的机械和导热性能的评估产生准确的结果为原始的石墨烯和非晶化的石墨烯薄膜的获得的结果是大小无关的。我们的原子论结果表明，非晶石墨烯片可以表现出非常高的弹性模量~500 GPa和拉伸强度~50 GPa在室温下。然而，我们的研究结果表明，在较高的温度下，无定形石墨烯的机械性能下降。此外，我们表明，非晶化的石墨烯呈现出较低的热导率~15 W/mK，这比原始石墨烯小两个数量级，并且我们验证了其热导率对温度几乎不敏感，因为它由声子-缺陷散射而不是声子-声子散射主导。最后，我们的研究结果表明，非晶化石墨烯结构具有非常高的弹性模量和机械强度，以及低热导率，这对于碳基材料来说是一种不寻常的组合。
2017-03-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Graphene -- Based Nanocomposites as Highly Efficient Thermal Interface Materials
我们发现，石墨烯和多层石墨烯的优化混合物-通过高产廉价的液相剥离技术生产-可以导致复合材料的跨平面热导率K的极强增强。“激光闪光”测量揭示了在填料负载分数f =10体积%下石墨烯基聚合物中K的2300%的创纪录高增强。确定了相对高浓度的单层和双层石墨烯薄片（~10-15%）与大横向尺寸（~ 1微米）的较厚多层同时存在对于观察到的不寻常的K增强是必要的。商业导热脂的热导率从初始值~5.8 W/mK增加到K=14 W/mK，在小负载f= 2%，这保持了混合物的所有机械性能。我们的模拟结果表明，石墨烯-多层石墨烯纳米复合材料用作热界面材料优于那些与碳纳米管或金属纳米颗粒，由于石墨烯的纵横比和较低的Kapitza电阻在石墨烯-基体界面。
2012-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
