Advanced Functional Materials:二维半导体器件应用过程中热传导

众所周知,石墨烯具有优异的电学、力学、磁学性质,其在生物医学、电磁学、能源等领域具有广泛的应用前景,然而,零带隙的特性使得天然石墨烯无法应用于现代电子产品中。伴随石墨烯问世,大量的二维层状半导体材料也应运而生,在具有原子级别厚度和超干净表面的同时,其较高载流子迁移率和栅极电压可控的电流开关等特性,使得二维半导体材料成为后硅半导体技术领域重要构成部分。

随着电路高度集成化及电子功能器件尺寸不断减小,器件工作过程中局部温度过高现象对基板材料本身及其异质结中热传导提出了新的要求和挑战。与二维半导体材料独特的光、电学性质研究相比,人们对其热传导性质研究和报道还相对较少。而二维半导体材料在诸多新领域,如热功能器件和声电耦合中应用,需要人们对其内部声子传输有进一步认识。

近日,新加坡国立大学赵云山研究员、John T L Thong教授,新加坡高性能计算研究院张刚教授、南京师范大学苏立热能科学中心张力发教授等人介绍了新型二维半导体材料及其异质结构在热量管控和耗散过程中奇特的热传输现象,讨论了不同条件下,如应力、晶体趋向、尺寸效应等,对其声子传播影响。综述重点阐述了二维半导体材料在热电效应、光电转化过程中声电耦合和热晶体管等应用过程中关于热量传输的问题和挑战,并对其进一步大规模应用做出展望。

研究者相信,此综述为新型二维半导体材料为下一代纳米电子器件和热功能器件进一步应用和设计提供新的思路。该综述以“Thermal Transport in 2D Semiconductors—Considerations for Device Applications”为题,发表在Advanced Functional Materials近期出版的名为 “Advanced Materials for Heat Energy Transfer, Conversion, Storage and Utilization”的专刊上。(DOI: 10.1002/adfm.201903929)