涡轮无序MoSe2超薄膜的超低热导率及其对异质结构的启示

摘要： 采用调制元素反应物（MER）法合成了含8、16、24、32和64层MoSe2的薄膜。X射线反射率图谱显示退火后薄膜厚度达到目标层数且界面原子级光滑。面内X射线衍射扫描仅呈现单层MoSe2晶体的hk0衍射峰。镜面反射X射线衍射图谱仅含00l衍射峰，表明MoSe2层的hk0晶面与衬底平行。X射线衍射与电子显微镜分析均显示大范围内各hk0晶面间存在旋转无序排列，所有取向概率均等。即使分析点位间距小于10纳米时，MoSe2层间仍存在旋转无序。时域热反射法测得0.07–0.09 W m-1 K-1的垂直平面热导率，其中最薄薄膜热导率最低。结构分析表明超低热导率源于旋转无序导致层间距增大。层间旋转无序还使Se原子键合环境显著偏离C3v对称性。这种结构无序有效降低了横向声子模式的群速度但对纵向模式影响甚微。由于异质结构中组分晶格失配时相邻层间易产生旋转无序，本研究预示此类异质结构将具有极低的垂直平面热导率。