亚游登陆在锗基石墨烯帕尔贴效应研究中取得重要进展

  

亚游登陆上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室在锗基石墨烯褶皱帕尔帖效应研究中取得重要进展。该研究首次发现了石墨烯褶皱中存在热电帕尔帖效应,并利用石墨烯纳米气泡技术显著增强褶皱的帕尔帖效应。相关论文“Enhanced Peltier Effect in Wrinkled Graphene Constriction by Nano-Bubble Engineering”发表在Small期刊上(Small, 2020, 16, 1907170),并被遴选为背封面文章。

由于低维材料中的量子限域效应以及热声子输运的限制效应,石墨烯在热电研究中受到很多关注,相关研究主要通过纳米带、纳米孔洞以及异质集成等方法提升石墨烯的热电性能。褶皱作为石墨烯中普遍存在的一种结构,由于褶皱中的双层石墨烯结构在层间载流子隧穿过程中存在能量过滤作用,因而有望应用于热电领域。

亚游登陆研究人员利用扫描热显微镜技术,对锗基石墨烯褶皱在电流通过时的晶格温度分布进行研究,首次发现了石墨烯褶皱在微观尺度上的帕尔帖效应,其主要来自于褶皱的双层石墨烯结构中非平衡载流子的层间隧穿输运。在石墨烯褶皱结构中,折叠的石墨烯形成了范德瓦尔斯同质结,在外加电场作用下,携带高能量的热载流子通过层间隧穿输运穿过石墨烯范德瓦尔斯同质结,将能量从褶皱的一侧携带传递向另一侧,从而导致了帕尔帖效应。同时,研究人员利用石墨烯纳米气泡技术,制备出图形化的窄沟道石墨烯褶皱器件,并进一步实现器件结构阵列的可控制备,显著增强了褶皱的帕尔帖效应。石墨烯褶皱结构中帕尔帖效应的发现及增强手段,为实现石墨烯在器件温度控制上的应用提供了新的路径,并对于开辟范德瓦尔斯结在热电领域的研究及应用具有重要的意义。

该论文由中科院亚游登陆信息功能材料国家重点实验室和复旦大学物理系合作完成,其中亚游登陆胡旭东博士为第一作者,亚游登陆狄增峰研究员和复旦大学安正华教授为共同通讯作者,亚游登陆上海微系统与信息技术研究所为第一完成单位。该工作得到国家科技重大专项、亚游登陆前沿科学重点研究项目、国家自然科学基金杰出青年基金、上海市科学技术委员会、中科院战略性先导科技专项等项目的支持。

论文原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201907170

锗基石墨烯褶皱的帕尔帖效应

利用石墨烯纳米气泡技术增强褶皱的帕尔帖效应

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