Effect of misfit strain on the thermal expansion coefficient of graphene/MoS2 van der Waals heterostructures

文献情報

出版日 2021-11-23
DOI 10.1039/D1CP04655A
インパクトファクター 3.676
著者

Run-Sen Zhang, Jin-Wu Jiang


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要旨

Because of their advanced properties inherited from their constituent atomic layers, van der Waals heterostructures such as graphene/MoS2 are promising candidates for many optical and electronic applications. However, because heat tends to be generated during the operation of nanodevices, thermal expansion is an important phenomenon to consider for the thermal stability of such heterostructures. In the present work, molecular dynamics simulations are used to investigate the thermal expansion coefficient of the graphene/MoS2 heterostructure, and how the unavoidable misfit strain affects that coefficient is revealed. The misfit strain can tune the thermal expansion coefficient by a factor of six, and this effect is quite robust in the sense that it is insensitive to the size or direction of the heterostructure. Further analysis shows that the misfit strain offers an efficient means of engineering thermally induced ripples, this being the key mechanism for how the misfit strain affects the thermal expansion coefficient. These findings provide valuable information about the thermal stability of van der Waals heterostructures and offer help for practical applications of nanodevices based on such heterostructures.

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Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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