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第一作者：Chengjian He, Chuan Xu, Chen Chen

通訊作者：任文才

通訊單位：中國科學院金屬研究所

任文才，中國科學院金屬研究所研究員，國家杰出青年科學基金獲得者。研究方向：石墨烯等二維原子晶體材料的制備、物性與應用。（信息來源：https://baike.baidu.com/item/%E4%BB%BB%E6%96%87%E6%89%8D/15987528?fr=ge_ala）

論文速覽

具有高熱導率和電荷載流子遷移率的二維（2D）半導體對下一代電子和光電子設備極為重要，但受到長期遵循的Slack標準的約束，已報道的2D半導體，如二硫化鉬（MoS₂）、二硒化鎢（WS₂）、二硒化鉬（MoSe₂）、二碲化鎢（WSe₂）和黑磷的熱導率遠低于硅（約142 W m^-1?K^-1），由于它們的晶體結構復雜、平均原子量大以及化學鍵相對較弱。盡管晶體結構更為復雜，但最近出現的單層MoSi₂N₄半導體被預測同時具有高熱導率和電荷載流子遷移率。

本論文研究了2D半導體材料MoSi₂N₄的熱導率，這類材料對于下一代電子和光電子器件具有重要意義。盡管傳統的Slack標準認為2D半導體如MoS₂、WS₂等的熱導率應低于硅，但MoSi₂N₄卻顯示出異常高的熱導率。

研究團隊使用非接觸式光熱拉曼技術實驗測量了室溫下懸浮單層MoSi₂N₄的熱導率達到約173 W m^-1?K^-1，遠高于硅和已知的2D半導體。通過第一性原理計算揭示，MoSi₂N₄的高Debye溫度和小Grünneisen參數是其高熱導率的原因，這兩個參數都強烈依賴于最外層Si-N雙層引起的高楊氏模量。

該研究不僅將單層MoSi₂N₄確立為下一代電子和光電子設備的基準2D半導體，還為設計高效熱傳導的2D材料提供了思路。

圖文導讀