石墨烯/氮化硼异质结构在集成电路热管理中的应用
01、背景介绍
在过去的十年中，热二极管在许多领域得到了广泛的研究，包括新能源、传感器，特别是集成电路(ics)热管理。热整流(tr)效应作为热二极管性能的关键因素之一，受到了广泛关注。到目前为止，已有许多方法致力于构建tr效应，其中一种方法是将两种导热系数不同的材料结合起来。近年来，电子器件的尺寸进一步缩小，甚至缩小到纳米尺度，这对于研究纳米材料的tr现象至关重要。
考虑到成本和特殊的晶体结构，二维石墨烯异质结构在构建热整流方面显示出巨大的潜力，氮化硼晶体在结构上与石墨烯非常相似，石墨烯/氮化硼异质结构是热二极管的潜在材料。许多研究结果表明，低温、温度偏差大、样品长度短、界面密度小是热还原的最佳条件，已经取得了一些进展，然而，单层石墨烯/氮化硼异质结构热整流比的长度依赖性研究仍处于起步阶段。
02、成果简介
杭州电子科技大学董源教授团队提出了一个基于二维石墨烯/氮化硼的高效热二极管。利用非平衡分子动力学（nemd）研究了reaxff电位下15-150 nm石墨烯/氮化硼纳米片的界面热输运特性。团队一直致力于reaxff电位的分子动力学模拟，之前的工作证明了reaxff势在计算低维材料热传导方面的优势。结果表明:热整流存在，且整流率随长度的增加而增大。此外，通过光子光谱详细分析了热整流的来源，从振动模态的角度研究了热整流比的长度依赖性，此项工作将有助于集成电路的热管理。研究成果以“graphene and 2d hexagonal boron nitride heterostructure for thermal management in actively tunable manner”为题发表于《nanomaterials》期刊。
03、图文速览
(a)纳米片热二极管模拟系统，由石墨烯和氮化硼(bn)按相等比例连接而成。红色和蓝色虚线分别代表加热区域和冷却区域。热量从石墨烯流向氮化硼(正向)或从氮化硼流向石墨烯(反向)。(b) 50 nm长系统热平衡后达到稳态的温度分布。红色的数据点表示正向方向，蓝色的数据点表示反向方向。(c) c-b-n键形成的界面图。
碳(c)和氮化硼(bn)原子的正向和反向pdos曲线。(a,b)中间的平面方向(纯c/bn中间区域的原子单位);(c,d)界面面内方向;(e,f)中间离面方向;(g,h)界面的平面外方向。
c和bn原子间正向和反向pdos的ccf。(a)中间面内方向;(b)界面面内方向;(c)中间离面方向;(d)界面的平面外方向。
15、25、50、75、100、150 nm的石墨烯/氮化硼的前后界面热导及相应的整流比。
碳原子和bn原子在界面(前后)的面外pdos曲线 (a,b)石墨烯/bn-25 nm;(c,d)石墨烯/bn-100 nm。
c和bn原子间正向和反向pdos的ccf (a)面外25 nm -石墨烯/bn;(b)面外100 nm石墨烯/bn。
一枚小传感器撬动千亿级产业集群，这里如何实现“弯道超车”？
市面上的无人机反制类型都有哪些
谷歌将挑战苹果Siri,确保行业领头羊
三相变压器励磁涌流的特点是什么？
集微连线：板级封装潜力无穷 RDL工艺勇挑大梁
石墨烯/氮化硼异质结构在集成电路热管理中的应用
一个新的、大型的机器人指南网站,了解世界上最酷的机器人
HP MSA存储vxfs文件系统数据恢复案例
碳化硅太阳能电池的湿式化学处理
基于鸿蒙开发的触摸屏控制LED
“人工智能名片”未来前景如何？
三坐标测量仪对安装环境的要求
当迹线从一个层走到另一个层时，会发生一些事
一文解析车身域控制器通用测试系统的设计方案
昂视2021华南工博会圆满落幕
浅谈接地和屏蔽技术应用
怎么检测霍尔开关的好坏？
新型多功能柔性可穿戴式传感器守护健康
消费电子FPC国内外使用量分析
2019智能可穿戴市场份额出炉 苹果远远领先其他品牌
在过去的十年中，热二极管在许多领域得到了广泛的研究，包括新能源、传感器，特别是集成电路(ics)热管理。热整流(tr)效应作为热二极管性能的关键因素之一，受到了广泛关注。到目前为止，已有许多方法致力于构建tr效应，其中一种方法是将两种导热系数不同的材料结合起来。近年来，电子器件的尺寸进一步缩小，甚至缩小到纳米尺度，这对于研究纳米材料的tr现象至关重要。
考虑到成本和特殊的晶体结构，二维石墨烯异质结构在构建热整流方面显示出巨大的潜力，氮化硼晶体在结构上与石墨烯非常相似，石墨烯/氮化硼异质结构是热二极管的潜在材料。许多研究结果表明，低温、温度偏差大、样品长度短、界面密度小是热还原的最佳条件，已经取得了一些进展，然而，单层石墨烯/氮化硼异质结构热整流比的长度依赖性研究仍处于起步阶段。
02、成果简介
杭州电子科技大学董源教授团队提出了一个基于二维石墨烯/氮化硼的高效热二极管。利用非平衡分子动力学（nemd）研究了reaxff电位下15-150 nm石墨烯/氮化硼纳米片的界面热输运特性。团队一直致力于reaxff电位的分子动力学模拟，之前的工作证明了reaxff势在计算低维材料热传导方面的优势。结果表明:热整流存在，且整流率随长度的增加而增大。此外，通过光子光谱详细分析了热整流的来源，从振动模态的角度研究了热整流比的长度依赖性，此项工作将有助于集成电路的热管理。研究成果以“graphene and 2d hexagonal boron nitride heterostructure for thermal management in actively tunable manner”为题发表于《nanomaterials》期刊。
03、图文速览
(a)纳米片热二极管模拟系统，由石墨烯和氮化硼(bn)按相等比例连接而成。红色和蓝色虚线分别代表加热区域和冷却区域。热量从石墨烯流向氮化硼(正向)或从氮化硼流向石墨烯(反向)。(b) 50 nm长系统热平衡后达到稳态的温度分布。红色的数据点表示正向方向，蓝色的数据点表示反向方向。(c) c-b-n键形成的界面图。
碳(c)和氮化硼(bn)原子的正向和反向pdos曲线。(a,b)中间的平面方向(纯c/bn中间区域的原子单位);(c,d)界面面内方向;(e,f)中间离面方向;(g,h)界面的平面外方向。
c和bn原子间正向和反向pdos的ccf。(a)中间面内方向;(b)界面面内方向;(c)中间离面方向;(d)界面的平面外方向。
15、25、50、75、100、150 nm的石墨烯/氮化硼的前后界面热导及相应的整流比。
碳原子和bn原子在界面(前后)的面外pdos曲线 (a,b)石墨烯/bn-25 nm;(c,d)石墨烯/bn-100 nm。
c和bn原子间正向和反向pdos的ccf (a)面外25 nm -石墨烯/bn;(b)面外100 nm石墨烯/bn。
一枚小传感器撬动千亿级产业集群，这里如何实现“弯道超车”？
市面上的无人机反制类型都有哪些
谷歌将挑战苹果Siri,确保行业领头羊
三相变压器励磁涌流的特点是什么？
集微连线：板级封装潜力无穷 RDL工艺勇挑大梁
石墨烯/氮化硼异质结构在集成电路热管理中的应用
一个新的、大型的机器人指南网站,了解世界上最酷的机器人
HP MSA存储vxfs文件系统数据恢复案例
碳化硅太阳能电池的湿式化学处理
基于鸿蒙开发的触摸屏控制LED
“人工智能名片”未来前景如何？
三坐标测量仪对安装环境的要求
当迹线从一个层走到另一个层时，会发生一些事
一文解析车身域控制器通用测试系统的设计方案
昂视2021华南工博会圆满落幕
浅谈接地和屏蔽技术应用
怎么检测霍尔开关的好坏？
新型多功能柔性可穿戴式传感器守护健康
消费电子FPC国内外使用量分析
2019智能可穿戴市场份额出炉 苹果远远领先其他品牌