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四声子散射对五角石墨烯本征导热系数的影响
Diamond and Related Materials ( IF 4.3 ) Pub Date : 2023-06-09 , DOI: 10.1016/j.diamond.2023.110116 Geng-Hua Liu , Zhong-Xiang Xie , Pin-Zhen Jia , Xi-Jun Wu , Xue-Kun Chen
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更新日期:2023-06-14
Diamond and Related Materials ( IF 4.3 ) Pub Date : 2023-06-09 , DOI: 10.1016/j.diamond.2023.110116 Geng-Hua Liu , Zhong-Xiang Xie , Pin-Zhen Jia , Xi-Jun Wu , Xue-Kun Chen
五石墨烯(PG)作为一种新型稳定的五方结构,由于其带隙大、强度超高、负泊松比等优点而备受关注,在纳米电子学和纳米力学领域具有广阔的应用前景。导热系数是 PG 基纳米器件潜在应用的关键物理量。然而,之前的研究主要集中在 PG 的热导率上,该导热系数以众所周知的三次非谐效应为主,而四次非谐性虽然可能很重要,但仍然被忽略了。在这项工作中,我们通过使用第一性原理计算并解决了四声子散射对 PG 中热传输的影响玻尔兹曼输运方程 (BTE)。我们发现,在包含四声子散射后,PG 的本征晶格热导率在室温下为 182.1 W/mK,与仅包含三声子散射的结果相比降低了 73.5%。同时,当包括四声子散射时,弯曲声学 (ZA) 分支的相对贡献从 60.5% 减少到 32.5%。因此,热导率的大幅降低可归因于大的四声子散射率,即使在 300 K 时,这与声学声子频率范围内的三声子过程完全可比。人们相信这一发现是不是特例,但应该存在于其他二维材料具有相似的声子特征。此外,基于MD模拟的结果已经验证了三声子散射率和四声子散射率之和的有效性。我们的发现为 PG 的确切导热系数值提供了重要的重新审视和宝贵的见解。
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