六方氮化硼異質結構可實現(xiàn)超快熱傳輸

六方氮化硼異質結構可實現(xiàn)超快熱傳輸
納米熱流在熱管理、光電探測、熱電和數(shù)據(jù)通信等現(xiàn)代電子和光電子應用中發(fā)揮重要作用。二維層狀材料開始鞏固在諸多應用中的基礎地位。范德華力異質結構由不同的層狀二維材料堆疊而成。這些堆疊可以由不同物理特性的材料組成，而材料之間的界面超清潔且輪廓清晰。
在歐盟“石墨烯旗艦”計劃支持下，西班牙光子科學研究所制備出由電介質二維材料六方氮化硼封裝石墨烯構成范德華異質結構，并成功實時觀察并跟蹤到范德華異質結構間發(fā)生的熱傳輸。研究人員發(fā)現(xiàn)了一個令人驚訝的現(xiàn)象：熱流并沒有停留在石墨烯層，而是流向了周圍的六方氮化硼層。面外熱轉移時間非常快，為皮秒量級，因此，比面內傳熱有優(yōu)勢。研究成果發(fā)表在《自然·納米技術》。
傳熱過程是通過入射光照射石墨烯而激發(fā)的熱電子與六方氮化硼薄片中雙曲聲子-極化激元耦合實現(xiàn)的。這些聲子極化激元在六方氮化硼薄片內傳播，如同光在光纖中傳播一樣，但是僅限于納米尺度的紅外光。結果表明，這些奇異的雙曲線模式是非常有效的散熱方式。
研究成果將對基于六方氮化硼封裝石墨烯的應用(也是下一代石墨烯應用平臺)產(chǎn)生深遠影響。特別是，該技術將為光電子器件設計提供方向，以充分利用熱流。