Thermal Conductivity of Graphene and Graphite: Collective Excitations and Mean Free Paths
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie · Centre National de la Recherche Scientifique · +4 more institutions
Abstract
We characterize the thermal conductivity of graphite, monolayer graphene, graphane, fluorographane, and bilayer graphene, solving exactly the Boltzmann transport equation for phonons, with phonon-phonon collision rates obtained from density functional perturbation theory. For graphite, the results are found to be in excellent agreement with experiments; notably, the thermal conductivity is 1 order of magnitude larger than what found by solving the Boltzmann equation in the single mode approximation, commonly used to describe heat transport. For graphene, we point out that a meaningful value of intrinsic thermal conductivity at room temperature can be obtained only for sample sizes of the order of 1 mm,…
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Authors
6- GFGiorgia FugalloCorresponding
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie, Centre National de la Recherche Scientifique, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Sorbonne Université, Institut de Recherche pour le Développement, Université Paris Cité
- ACAndrea Cepellotti
École Polytechnique Fédérale de Lausanne
- LPLorenzo Paulatto
Institut de Recherche pour le Développement, Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie, Sorbonne Université, Université Paris Cité, Centre National de la Recherche Scientifique
- MLMichele Lazzeri
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie, Université Paris Cité, Institut de Recherche pour le Développement, Sorbonne Université, Centre National de la Recherche Scientifique
- NMNicola Marzari
École Polytechnique Fédérale de Lausanne
Topics & keywords
- Graphene
- Thermal conductivity
- Quasiparticle
- Graphite
- Mean free path
- Materials science
- Condensed matter physics
- Thermal