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The enhancement of heat conduction across the metal/graphite interface treated with a focused ion beam.
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2020-06-16 , DOI: 10.1039/c9nr09937a Yi Tao 1 , Chao Wu 1 , Han Qi 1 , Chenhan Liu 1 , Xiongyu Wu 1 , Mengyi Hao 1 , Zhiyong Wei 1 , Juekuan Yang 1 , Yunfei Chen 1
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2020-06-16 , DOI: 10.1039/c9nr09937a Yi Tao 1 , Chao Wu 1 , Han Qi 1 , Chenhan Liu 1 , Xiongyu Wu 1 , Mengyi Hao 1 , Zhiyong Wei 1 , Juekuan Yang 1 , Yunfei Chen 1
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In this work, we report a convenient and efficient approach to improve heat conduction across the metal/graphite interface. It is demonstrated that the interfacial thermal conductance between Al and graphite can be enhanced by a factor of ∼5 after milling the graphite with a focused ion beam. Such enhancement is attributed to the decreased Fermi level of the milled graphite compared with the pristine counterpart. Once graphite is milled with the focused ion beam, surface defects are formed that induce the redistribution of electrons at the interface between Al and graphite. The formation of enormous dipoles on the milled graphite/Al interface leads to the conversion of the interfacial interaction from physisorption to chemisorption, which is beneficial for phonon transmission across the interface. Based on the measured Fermi level difference, the non-equilibrium Green's function method predicts that the interfacial interaction strength in the Al/milled graphite is increased 4-fold compared with Al/pristine graphite, which causes the increase of the interfacial thermal conductance. Our theoretical model also predicts that the interfacial thermal conductance does not increase monotonically with the interaction strength. Once the interaction strength exceeds a critical value, the interface thermal conductance will decrease.
中文翻译：
通过聚焦离子束处理的金属/石墨界面上的导热增强。
在这项工作中，我们报告了一种方便有效的方法来改善金属/石墨界面上的热传导。结果表明，用聚焦离子束研磨石墨后，Al和石墨之间的界面热导率可以提高约5倍。这种增强归因于与原始对应物相比，研磨后的石墨的费米能级降低。用聚焦的离子束研磨石墨后，就会形成表面缺陷，这些缺陷会导致电子在Al和石墨之间的界面处重新分布。在研磨的石墨/铝界面上形成巨大的偶极子会导致界面相互作用从物理吸附转变为化学吸附，这对于声子在界面上的传输是有利的。根据测得的费米能级差，非平衡格林函数法预测，铝/研磨石墨中的界面相互作用强度比铝/原始石墨中的界面相互作用强度提高了4倍，这导致了界面导热性的提高。我们的理论模型还预测，界面热导不会随着相互作用强度而单调增加。一旦相互作用强度超过临界值，界面热导将降低。我们的理论模型还预测，界面热导不会随着相互作用强度而单调增加。一旦相互作用强度超过临界值，界面热导将降低。我们的理论模型还预测界面热导不会随着相互作用强度而单调增加。一旦相互作用强度超过临界值，界面热导将降低。
更新日期：2020-07-16
中文翻译：
通过聚焦离子束处理的金属/石墨界面上的导热增强。
在这项工作中，我们报告了一种方便有效的方法来改善金属/石墨界面上的热传导。结果表明，用聚焦离子束研磨石墨后，Al和石墨之间的界面热导率可以提高约5倍。这种增强归因于与原始对应物相比，研磨后的石墨的费米能级降低。用聚焦的离子束研磨石墨后，就会形成表面缺陷，这些缺陷会导致电子在Al和石墨之间的界面处重新分布。在研磨的石墨/铝界面上形成巨大的偶极子会导致界面相互作用从物理吸附转变为化学吸附，这对于声子在界面上的传输是有利的。根据测得的费米能级差，非平衡格林函数法预测，铝/研磨石墨中的界面相互作用强度比铝/原始石墨中的界面相互作用强度提高了4倍，这导致了界面导热性的提高。我们的理论模型还预测，界面热导不会随着相互作用强度而单调增加。一旦相互作用强度超过临界值，界面热导将降低。我们的理论模型还预测，界面热导不会随着相互作用强度而单调增加。一旦相互作用强度超过临界值，界面热导将降低。我们的理论模型还预测界面热导不会随着相互作用强度而单调增加。一旦相互作用强度超过临界值，界面热导将降低。
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