Bimodal Phonon Scattering in Graphene Grain Boundaries

Nano Letters

Volumn 15, Issue 7, 2015, Pages 4532-4540

  Yasaei, Poya ^a   Fathizadeh, Arman ^b   Hantehzadeh, Reza ^a   Majee, Arnab K ^c   El Ghandour, Ahmed ^a   Estrada, David ^d   Foster, Craig ^a   Aksamija, Zlatan ^c   Khalili Araghi, Fatemeh ^b   Salehi Khojin, Amin ^a  

^a University of Illinois at Chicago   (United States)

^b UNIVERSITY OF ILLINOIS AT CHICAGO   (United States)

^c UNIVERSITY OF MASSACHUSETTS   (United States)

^d Boise State University   (United States)

Author keywords

Boltzmann transport modeling; electrical thermometry; grain boundaries; Graphene; molecular dynamics; thermal transport

Indexed keywords

GRAIN BOUNDARIES; MOLECULAR DYNAMICS; PHONON SCATTERING; PHONONS;

ADDITIONAL RESISTANCES; BOLTZMANN TRANSPORT; ELECTRICAL AND MECHANICAL PROPERTIES; ELECTRICAL THERMOMETRY; NONEQUILIBRIUM MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; SCATTERING MECHANISMS; SCATTERING PHENOMENON; THERMAL TRANSPORT;

GRAPHENE;

EID: 84936758503     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b01100     Document Type: Article

References (56)

1. Balandin, A. A.; Ghosh, S.; Bao, W.; Calizo, I.; Teweldebrhan, D.; Miao, F.; Lau, C. N. Nano Lett. 2008, 8, 902-907
2. Ghosh, S.; Bao, W.; Nika, D. L.; Subrina, S.; Pokatilov, E. P.; Lau, C. N.; Balandin, A. A. Nat. Mater. 2010, 9, 555-558
3. Seol, J. H.; Jo, I.; Moore, A. L.; Lindsay, L.; Aitken, Z. H.; Pettes, M. T.; Li, X.; Yao, Z.; Huang, R.; Broido, D.; Mingo, N.; Ruoff, R. S.; Shi, L. Science 2010, 328, 213-216
4. Seol, J. H.; Moore, A. L.; Shi, L.; Jo, I.; Yao, Z. J. Heat Transfer 2011, 133, 022403
5. Balandin, A. A. Nat. Mater. 2011, 10, 569-581
6. Ong, Z.-Y.; Pop, E. Phys. Rev. B 2011, 84, 075471
7. Chen, S.; Wu, Q.; Mishra, C.; Kang, J.; Zhang, H.; Cho, K.; Cai, W.; Balandin, A. A.; Ruoff, R. S. Nat. Mater. 2012, 11, 203-207
8. Pop, E.; Varshney, V.; Roy, A. K. MRS Bull. 2012, 37, 1273-1281
9. Serov, A. Y.; Ong, Z.-Y.; Pop, E. Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 033104
10. Bae, M.-H.; Li, Z.; Aksamija, Z.; Martin, P. N.; Xiong, F.; Ong, Z.-Y.; Knezevic, I.; Pop, E. Nat. Commun. 2013, 4, 1734
11. Xu, X.; Pereira, L. F. C.; Wang, Y.; Wu, J.; Zhang, K.; Zhao, X.; Bae, S.; Tinh Bui, C.; Xie, R.; Thong, J. T. L.; Hong, B. H.; Loh, K. P.; Donadio, D.; Li, B.; Özyilmaz, B. Nat. Commun. 2014, 5, 1-6
12. Obraztsov, A. N. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 212-213
13. Bae, S.; Kim, H.; Lee, Y.; Xu, X.; Park, J.-S.; Zheng, Y.; Balakrishnan, J.; Lei, T.; Kim, H. R.; Song, Y. I.; Kim, Y.-J.; Kim, K. S.; Ozyilmaz, B.; Ahn, J.-H.; Hong, B. H.; Iijima, S. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 574-578
14. Huang, P. Y.; Ruiz-Vargas, C. S.; van der Zande, A. M.; Whitney, W. S.; Levendorf, M. P.; Kevek, J. W.; Garg, S.; Alden, J. S.; Hustedt, C. J.; Zhu, Y.; Park, J.; McEuen, P. L.; Muller, D. A. Nature 2011, 469, 389-392
15. Yu, Q.; Jauregui, L. A.; Wu, W.; Colby, R.; Tian, J.; Su, Z.; Cao, H.; Liu, Z.; Pandey, D.; Wei, D.; Chung, T. F.; Peng, P.; Guisinger, N. P.; Stach, E. A.; Bao, J.; Pei, S.-S.; Chen, Y. P. Nat. Mater. 2011, 10, 443-449
16. Fei, Z.; Rodin, A. S.; Gannett, W.; Dai, S.; Regan, W.; Wagner, M.; Liu, M. K.; McLeod, A. S.; Dominguez, G.; Thiemens, M.; Castro Neto, A. H.; Keilmann, F.; Zettl, A.; Hillenbrand, R.; Fogler, M. M.; Basov, D. N. Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 821-825
17. Koepke, J. C.; Wood, J. D.; Estrada, D.; Ong, Z.-Y.; He, K. T.; Pop, E.; Lyding, J. W. ACS Nano 2013, 7, 75-86
18. Tapasztó, L.; Nemes-Incze, P.; Dobrik, G.; Jae Yoo, K.; Hwang, C.; Biró, L. P. Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 053114
19. Clark, K. W.; Zhang, X.-G.; Vlassiouk, I. V.; He, G.; Feenstra, R. M.; Li, A.-P. ACS Nano 2013, 7, 7956-7966
20. Zhang, J.; Gao, J.; Liu, L.; Zhao, J. J. Appl. Phys. 2012, 112, 053713
21. Yasaei, P.; Kumar, B.; Hantehzadeh, R.; Kayyalha, M.; Baskin, A.; Repnin, N.; Wang, C.; Klie, R. F.; Chen, Y. P.; Král, P.; Salehi-Khojin, A. Nat. Commun. 2014, 5, 4911
22. Yazyev, O. V.; Louie, S. G. Nat. Mater. 2010, 9, 806-809
23. Kim, K.; Lee, Z.; Regan, W.; Kisielowski, C.; Crommie, M. F.; Zettl, A. ACS Nano 2011, 5, 2142-2146
24. Tsen, A. W.; Brown, L.; Levendorf, M. P.; Ghahari, F.; Huang, P. Y.; Havener, R. W.; Ruiz-Vargas, C. S.; Muller, D. A.; Kim, P.; Park, J. Science 2012, 336, 1143-1146
25. Červenka, J.; Flipse, C. Phys. Rev. B 2009, 79, 195429
26. Tang, S.; Kulkarni, Y. Appl. Phys. Lett. 2013, 103, 2011-2015
27. Bagri, A.; Kim, S. P.; Ruoff, R. S.; Shenoy, V. B. Nano Lett. 2011, 11, 3917-3921
28. Cao, H.-Y.; Xiang, H.; Gong, X.-G. Solid State Commun. 2012, 152, 1807-1810
29. Schelling, P. K.; Phillpot, S. R.; Keblinski, P. J. Appl. Phys. 2004, 95, 6082-6091
30. Grosse, K. L.; Dorgan, V. E.; Estrada, D.; Wood, J. D.; Vlassiouk, I.; Eres, G.; Lyding, J. W.; King, W. P.; Pop, E. Appl. Phys. Lett. 2014, 105, 143109
31. Vlassiouk, I.; Smirnov, S.; Ivanov, I.; Fulvio, P. F.; Dai, S.; Meyer, H.; Chi, M.; Hensley, D.; Datskos, P.; Lavrik, N. V. Nanotechnology 2011, 22, 275716
32. Shi, Z.; Yang, R.; Zhang, L.; Wang, Y.; Liu, D.; Shi, D.; Wang, E.; Zhang, G. Adv. Mater. 2011, 23, 3061-3065
33. Artyukhov, V. I.; Liu, Y.; Yakobson, B. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 15136-15140
34. Ferrari, A. C.; Basko, D. M. Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 235-246
35. Kumar, G. S.; Prasad, G.; Pohl, R. O. J. Mater. Sci. 1993, 28, 4261-4272
36. Cahill, D. G. Rev. Sci. Instrum. 1990, 61, 802
37. Cahill, D. G. Rev. Sci. Instrum. 2002, 73, 3701
38. Chen, Z.; Jang, W.; Bao, W.; Lau, C. N.; Dames, C. Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 2009-2011
39. Koh, Y. K.; Bae, M. H.; Cahill, D. G.; Pop, E. Nano Lett. 2010, 10, 4363-4368
40. Aksamija, Z.; Knezevic, I. Phys. Rev. B 2014, 90, 035419
41. Qiu, B.; Ruan, X. Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 193101
42. Cahill, D.; Watson, S.; Pohl, R. Phys. Rev. B 1992, 46, 6131-6140
43. Hu, J.; Ruan, X.; Chen, Y. P. Nano Lett. 2009, 9, 2730-2735
44. Evans, W. J.; Hu, L.; Keblinski, P. Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 8-11
45. Grantab, R.; Shenoy, V. B.; Ruoff, R. S. Science 2010, 330, 946-948
46. Ghosh, S.; Calizo, I.; Teweldebrhan, D.; Pokatilov, E. P.; Nika, D. L.; Balandin, A. A.; Bao, W.; Miao, F.; Lau, C. N. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 151911
47. Suk, J. W.; Kitt, A.; Magnuson, C. W.; Hao, Y.; Ahmed, S.; An, J.; Swan, A. K.; Goldberg, B. B.; Ruoff, R. S. ACS Nano 2011, 5, 6916-6924
48. Aksamija, Z.; Knezevic, I. Phys. Rev. B 2012, 86, 165426
49. Saito, R.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S. Physical Properties of Carbon Nanotubes; Imperial College Press: London, 1998.
50. Aksamija, Z.; Knezevic, I. Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 141919
51. Plimpton, S. Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics J. Comput. Phys. 1995, 117, 1-19
52. Ikeshoji, T.; Hafskjold, B. Non-equilibrium molecular dynamics calculation of heat conduction in liquid and through liquid-gas interface Mol. Phys. 1994, 81, 251-261
53. Tersoff, J. Phys. Rev. Lett. 1988, 61, 2879-2882
54. Lindsay, L.; Broido, D. A. Phys. Rev. B 2010, 81, 205441
55. De Brito Mota, F.; Justo, J. F.; Fazzio, A. Phys. Rev. B 1998, 58, 8323-8328
56. Travis, K. P.; Gubbins, K. E. Langmuir 1999, 15, 6050-6059