Anisotropic phonon thermal transport in nitrophosphorene monolayer
Notice bibliographique
Résumé
Recent studies have shown that although black phosphorene ($\ensuremath{\alpha}$-P) has promising electrical, thermal, and mechanical properties, its poor stability in the air makes its applications challenging. Very recently, monolayer puckered-phase nitrophosphorene ($\ensuremath{\alpha}$-NP) has emerged as a new two-dimensional material with improved stability compared to $\ensuremath{\alpha}$-P, while it preserves the appealing electronic and mechanical properties of $\ensuremath{\alpha}$-P. However, the phonon transport properties of $\ensuremath{\alpha}$-NP remain poorly understood. In this study, we systematically compare phonon transport and thermal conductivity of $\ensuremath{\alpha}$-NP and $\ensuremath{\alpha}$-P by means of an iterative solution for the Boltzmann transport equation and first-principles calculations. We pay particular attention to careful enforcement of the Born-Huang sum rules on the interatomic force constants so that the flexural phonon branch of $\ensuremath{\alpha}$-NP becomes perfectly quadratic close to the center of the Brillouin zone. We find that $\ensuremath{\alpha}$-NP has a less anisotropic thermal conductivity compared to $\ensuremath{\alpha}$-P, with the room-temperature values of 37.65 and $18.66\phantom{\rule{4pt}{0ex}}{\mathrm{W}\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}\mathrm{m}}^{\ensuremath{-}1}\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}{\mathrm{K}}^{\ensuremath{-}1}$ in the armchair and zigzag directions, respectively. Interestingly, the anisotropy in the thermal conductivity of $\ensuremath{\alpha}$-NP is found to be reversed compared to that of $\ensuremath{\alpha}$-P, which has a higher thermal conductivity in the zigzag direction than the armchair direction. We found that as opposed to the usual understanding, considering only the directional dependence of the phonon group velocity fails to explain this reversed anisotropic thermal conductivity, and other phonon behaviors, such as avoided crossing of the acoustic and optical phonon branches, play a key role in determining the phonon relaxation time and thermal conductivity in $\ensuremath{\alpha}$-NP. Our results may provide theoretical guidance for future fundamental studies on the anisotropic phonon thermal transport in low-dimensional materials, and they may also enable efficient heat management of nanoelectronic devices based on $\ensuremath{\alpha}$-NP.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».