中科院金属所任文才团队，最新Nature 子刊！

第一作者：Chengjian He, Chuan Xu, Chen Chen

通讯作者：任文才

通讯单位：中国科学院金属研究所

任文才，中国科学院金属研究所研究员，国家杰出青年科学基金获得者。研究方向：石墨烯等二维原子晶体材料的制备、物性与应用。（信息来源：https://baike.baidu.com/item/%E4%BB%BB%E6%96%87%E6%89%8D/15987528?fr=ge_ala）

论文速览

具有高热导率和电荷载流子迁移率的二维（2D）半导体对下一代电子和光电子设备极为重要，但受到长期遵循的Slack标准的约束，已报道的2D半导体，如二硫化钼（MoS₂）、二硒化钨（WS₂）、二硒化钼（MoSe₂）、二碲化钨（WSe₂）和黑磷的热导率远低于硅（约142 W m^-1K^-1），由于它们的晶体结构复杂、平均原子量大以及化学键相对较弱。尽管晶体结构更为复杂，但最近出现的单层MoSi₂N₄半导体被预测同时具有高热导率和电荷载流子迁移率。

本论文研究了2D半导体材料MoSi₂N₄的热导率，这类材料对于下一代电子和光电子器件具有重要意义。尽管传统的Slack标准认为2D半导体如MoS₂、WS₂等的热导率应低于硅，但MoSi₂N₄却显示出异常高的热导率。

研究团队使用非接触式光热拉曼技术实验测量了室温下悬浮单层MoSi₂N₄的热导率达到约173 W m^-1K^-1，远高于硅和已知的2D半导体。通过第一性原理计算揭示，MoSi₂N₄的高Debye温度和小Grünneisen参数是其高热导率的原因，这两个参数都强烈依赖于最外层Si-N双层引起的高杨氏模量。

该研究不仅将单层MoSi₂N₄确立为下一代电子和光电子设备的基准2D半导体，还为设计高效热传导的2D材料提供了思路。

图文导读