清华大学曹炳阳教授团队：芯片热管理材料，范德华异质结构-非对称热输运 | Nature Electronics

随着集成电路集成度不断提高，芯片内部产生的热量需沿面外方向有效传递至封装表面，同时还需阻止反向热流以防热敏感元件失效，但实现这一方向上的非对称声子输运极具挑战。为此，清华大学曹炳阳教授、王海东副教授联合北京大学刘开辉教授在《Nature Electronics》上发文，报道了一种可实现非对称热输运的三层范德华异质结构。该热Janus晶体由二硫化钼（MoS₂）/硫硒化钼（MoSSe）/二硒化钨（WSe₂）构成，厚度小于5 nm。研究发现，通过精确调控MoS₂/MoSSe和MoSSe/WSe₂界面处的扭转角，非对称特性——定义为相反温度梯度下界面热导的相对变化——可在23%至104%之间调节。分子动力学模拟表明，界面处面内和面外声子模式贡献不同，导致热输运非对称性。在场效应晶体管热测试中，当热量从WSe₂流向MoS₂时，表面温度相比反向流动降低了3.9 K。该研究为高性能芯片的定向热管理提供了新方案。