基于第一性原理的单层WS2热输运特性研究

摘要：

二维WS2是一种层状过渡金属硫化物,因其具有特殊的层状结构、可调带隙及稳定的物理化学性质而备受关注.结合玻尔兹曼输运方程(BTE)和密度泛函理论(DFT),利用第一性原理研究了单层WS2声子的输运特性,分析了声子的谐性效应和非谐性效应对WS2晶格热导率的影响机理,计算了其声子的临界平均自由程,提出通过调整阻断频率的方法来调控WS2的晶格热导率.研究结果表明:单层WS2在300 K时的本征晶格热导率为149.12 W/(m·K),且随温度的升高而降低;从各声子支对总热导率的贡献来看,声学声子支起主要作用,特别是纵向声学(longitudinal acoustic,LA)声子支对单层WS2热导率的贡献百分比最大(44.28％);单层WS2声学声子支和光学声子支之间的较大带隙(声光学声子支之间无散射)导致其具有较高的晶格热导率.本文研究可为基于单层WS2纳米电子器件的设计和改进提供借鉴和理论指导.

关键词：WS2、层状过渡金属硫化物、声子、热输运特性、第一性原理、谐性效应、晶格热导率

所属期刊栏目：52

分类号：TB34;O469(工程材料学)

资助基金：国家自然科学基金51106012

在线出版日期：2023-03-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：289-297