ジスルフィドモリブデンの面内およびクロス面の熱伝導率

非平衡分子動力学シミュレーションを使用して、ジスルフィドモリブデン（MOS2）の面内およびクロス面の熱伝導率を調査します。単層MOS2の面内熱伝導率は、約19.76 W MK（-1）であることがわかります。興味深いことに、多層MOS2の面内熱伝導率は、層間の相互作用が面内熱伝導率に強く影響するグラフェンの面内熱伝導率とは対照的です。このレイヤー数の無感覚は、MOS2のフォノンスペクトルの有限エネルギーギャップに起因します。これにより、フォノンフォノン散乱チャネルは、層数が増加するとほとんど変化しません。クロス面の熱輸送の場合、多層MOS2のクロス面の熱伝導率は、クロスプレーンひずみを適用することにより効果的に調整できることがわかります。より具体的には、10％のクロス面圧縮ひずみは、熱伝導率を10倍にすることができますが、5％のクロス面引張ひずみは熱伝導率を90％低下させる可能性があります。私たちの調査結果は、MOS2ベースのナノデバイスの熱管理とMoS2の熱電応用にとって重要です。

We investigate the in-plane and cross-plane thermal conductivities of molybdenum disulfide (MoS2) using non-equilibrium molecular dynamics simulations. We find that the in-plane thermal conductivity of monolayer MoS2 is about 19.76 W mK(-1). Interestingly, the in-plane thermal conductivity of multilayer MoS2 is insensitive to the number of layers, which is in strong contrast to the in-plane thermal conductivity of graphene where the interlayer interaction strongly affects the in-plane thermal conductivity. This layer number insensitivity is attributable to the finite energy gap in the phonon spectrum of MoS2, which makes the phonon-phonon scattering channel almost unchanged with increasing layer number. For the cross-plane thermal transport, we find that the cross-plane thermal conductivity of multilayer MoS2 can be effectively tuned by applying cross-plane strain. More specifically, a 10% cross-plane compressive strain can enhance the thermal conductivity by a factor of 10, while a 5% cross-plane tensile strain can reduce the thermal conductivity by 90%. Our findings are important for thermal management in MoS2 based nanodevices and for thermoelectric applications of MoS2.