Importance of quadratic dispersion in acoustic flexural phonons for thermal transport of two-dimensional materials
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Notice bibliographique
Résumé
Solutions of the Peierls-Boltzmann transport equation using inputs from density functional theory calculations have been successful in predicting the thermal conductivity in a wide range of materials. In the case of two-dimensional (2D) materials, the accuracy of this method can depend highly on the shape of the dispersion curve for flexural phonon (ZA). As a universal feature, very recent theoretical studies have shown that the ZA branch of 2D materials is quadratic. However, many prior thermal conductivity studies and conclusions are based on a ZA branch with linear components. In this paper, we systematically study the impact of the long-wavelength dispersion of the ZA branch in graphene, silicene, and $\ensuremath{\alpha}$-nitrophosphorene to highlight its role on thermal conductivity predictions. Our results show that the predicted $\ensuremath{\kappa}$ value, its convergence and anisotropy, as well as phonon lifetimes and mean free path can change substantially even with small linear to pure quadratic corrections to the shape of the long-wavelength ZA branch. Also, having a pure quadratic ZA dispersion can improve the convergence speed and reduce uncertainty in this computational framework when different exchange-correlation functionals are used in the density functional theory calculations. Our findings may provide a helpful guideline for more accurate and efficient thermal conductivity estimation in mono- and few-layer 2D materials.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,003 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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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 découle