研究目的
研究涡轮无序MoSe2超薄膜的超低热导率及其对异质结构的影响。
研究成果
MoSe2薄膜中的旋转无序导致超低的面外热导率(0.07-0.09 W m-1 K-1),这是由于横向声子模式受到抑制以及层间距增大所致。这对范德华异质结构的热管理及潜在热电应用具有重要意义。
研究不足
8层薄膜对于TDTR测量来说太薄了。界面热导假设值(100±70 MW m-2 K-1)可能会影响准确性。样品制备和显微镜观察可能引入伪影。
1:实验设计与方法选择:
采用调制元素反应物(MER)法合成薄膜,在氮气中650°C退火60分钟,随后在550°C及硒分压条件下处理。结构表征使用X射线反射率、X射线衍射(镜面反射与掠入射)、电子显微镜(高角环形暗场高分辨扫描透射电镜、高分辨透射电镜、纳米束电子衍射),热导率通过时域热反射法(TDTR)测量。
2:样品选择与数据来源:
在衬底上制备了8、16、24、32和64层MoSe?的样品。使用X射线和电子显微镜技术获取的数据。
3:32和64层MoSe?的样品。使用X射线和电子显微镜技术获取的数据。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括X射线衍射仪、电子显微镜(高角环形暗场高分辨扫描透射电镜、高分辨透射电镜)、TDTR装置、用于铝涂层的溅射系统,以及沉积用的钼和硒等材料。
4:实验步骤与操作流程:
使用校准量的钼和硒前驱体沉积,退火处理,通过X射线和电子显微镜进行结构分析,采用范德堡法测量电阻率,通过配备铝换能器的TDTR测量热导率。
5:数据分析方法:
使用LaBail拟合分析晶格参数,德拜-谢乐方程计算晶粒尺寸,线性回归确定激活能,热模型分析导热率和弹性常数。
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获取完整内容-
X-ray diffractometer
Used for X-ray reflectivity and diffraction measurements to analyze film structure and lattice parameters.
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HAADF HRSTEM
High-angle annular dark field high-resolution scanning transmission electron microscopy for cross-sectional imaging of MoSe2 layers.
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HRTEM
High-resolution transmission electron microscopy for plan view imaging and fast Fourier transform analysis.
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NBED
Nanobeam electron diffraction for local rotational disorder analysis.
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TDTR
Time domain thermoreflectance for measuring cross-plane thermal conductivity.
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Al transducer
Sputtered aluminum film used as an optical transducer in TDTR measurements.
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van der Pauw setup
Used for electrical resistivity measurements.
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