Medidas de conductividade térmica en materiais bidimensionais

Abstract

O Fe3GeTe2 é un material de Van der Waals caracterizado por fortes enlaces covalentes no plano e febles interaccións de Van der Waals fóra do mesmo. A diferente natureza das forzas presentes na estrutura leva a pensar nunha condución térmica anisotrópica nas diferentes direccións cristalinas. No presente traballo estúdase a anisotropía na condutividade térmica, prestando especial atención ao estudo da condutividade térmica fóra do plano co gallo de establecer se o transporte térmico se pode axustar a un modelo balístico ou se a condutividade se ve limitada pola grande anisotropía presente. O estudo efectuarase por medio de medidas de FDTR pump&probe axustando a un modelo difusivo bidimensional baseado na variación da reflectividade sobre a superficie como consecuencia dunha onda térmica inducida polo láser pump e medida polo láser probe. Asemade preséntanse medidas de AFM, microscopía hiperespectral e DSC como complemento para obter os parámetros necesarios para o axuste ao modelo difusivo.

El Fe3GeTe2 es un material de Van der Waals caracterizado por fuertes enlaces covalentes en el plano y débiles interacciones de Van der Waals fuera del mismo. La diferente naturaleza de las fuerzas presentes en la estructura lleva a pensar en una conducción térmica anisotrópica en las diferentes direcciones cristalinas. En el presente trabajo se estudia la anisotropía en la conductividad térmica, prestando especial atención al estudio de la conductividad térmica fuera del plano con el objetivo de establecer si el transporte térmico se puede ajustar a un modelo balístico o si la conductividad se ve limitada por la gran anisotropía presente . El estudio se efectúa por medio de medidas de FDTR pump&probe ajustando a un modelo difusivo bidimensional basado en la variación de la reflectividad sobre la superficie como consecuencia de una onda térmica inducida por el láser pump y medida por el láser probe. Simultáneamente se presentan medidas de AFM, microscopía hiperespectral y DSC como complemento para obtener los parámetros necesarios para el ajuste al modelo difusivo.

Fe3GeTe2 is a Van der Waals material characterized by strong in-plane covalent bonds and weak out-of-plane Van der Waals interactions. The different nature of the forces present in the structure leads to think of an anisotropic thermal conduction in the different crystalline directions. In the present work the anisotropy in the thermal conductivity is studied, remarking special atention to the study of the out-of-plane thermal conductivity with the aim of establish whether if the thermal transport can be fitted to a ballistic model or if the conductivity is limited by the huge anisotropy present . The study is carried out through pump&probe FDTR measurements, fitting to a two-dimensional diffusive model based on the variation of reflectivity over the surface as a consequence of a thermal wave induced by the pump laser and measured by the probe laser. Simultaneously, AFM measurements, hyperspectral microscopy and DSC are carried out as a complement to obtain the necessary parameters for the adjustment to the diffusive model.