This paper investigates the morphology and in-plane thermal conductivity of hybrid graphene sheets (HGSs), which consist of un-hydrogenated and single-side or double-side hydrogenated strips, via molecular dynamics simulation. The study shows that the hydrogenation styles and hydrogen coverage significantly affect the morphology and thermal conductivity of HGSs. The thermal conductivity of HGSs decreases dramatically, compared to that of pure graphene sheets, and the magnitude falls in the range of 30%-75%. Such differences are explained by conducting the phonon spectra analysis.

1.
K. S.
Novoselov
,
A. K.
Geim
,
S. V.
Morozov
,
D.
Jiang
,
Y.
Zhang
,
S. V.
Dubonos
,
I. V.
Grigorieva
, and
A. A.
Firsov
,
Science
306
,
666
(
2004
).
2.
J. S.
Bunch
,
A. M.
Van Der Zande
,
S. S.
Verbridge
,
I. W.
Frank
,
D. M.
Tanenbaum
,
J. M.
Parpia
,
H. G.
Craighead
, and
P. L.
Mceuen
,
Science
315
,
490
(
2007
).
3.
A. K.
Geim
and
K. S.
Novoselov
,
Nat. Mater.
6
,
183
(
2007
).
4.
J.
Zhou
,
Q.
Wang
,
Q.
Sun
,
X. S.
Chen
,
Y.
Kawazoe
, and
P.
Jena
,
Nano Lett.
9
,
3867
(
2009
).
5.
A. A.
Balandin
,
S.
Ghosh
,
W. Z.
Bao
,
I.
Calizo
,
D.
Teweldebrhan
,
F.
Miao
, and
C. N.
Lau
,
Nano Lett.
8
,
902
(
2008
).
6.
S.
Ghosh
,
I.
Calizo
,
D.
Teweldebrhan
,
E. P.
Pokatilov
,
D. L.
Nika
,
A. A.
Balandin
,
W.
Bao
,
F.
Miao
, and
C. N.
Lau
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
151911
(
2008
).
7.
Y. M.
Lin
,
K. A.
Jenkins
,
A.
Valdes-Garcia
,
J. P.
Small
,
D. B.
Farmer
, and
P.
Avouris
,
Nano Lett.
9
,
422
(
2009
).
8.
Z. X.
Guo
,
D.
Zhang
, and
X. G.
Gong
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
163103
(
2009
).
9.
J. H.
Lan
,
J. S.
Wang
,
C. K.
Gan
, and
S. K.
Chin
,
Phys. Rev. B
79
,
115401
(
2009
).
10.
Z. F.
Wang
,
Q. X.
Li
,
H. X.
Zheng
,
H.
Ren
,
H. B.
Su
,
Q. W.
Shi
, and
J.
Chen
,
Phys. Rev. B
75
,
113406
(
2007
).
11.
D. W.
Boukhvalov
and
M. I.
Katsnelson
,
J. Phys.: Condens. Matter
21
,
344205
(
2009
).
12.
X. B.
Li
,
K.
Maute
,
M. L.
Dunn
, and
R. G.
Yang
,
Phys. Rev. B
81
,
245318
(
2010
).
13.
N.
Wei
,
L. Q.
Xu
,
H. Q.
Wang
, and
J. C.
Zheng
,
Nanotechnology
22
,
105705
(
2011
).
14.
D. C.
Elias
,
R. R.
Nair
,
T. M. G.
Mohiuddin
,
S. V.
Morozov
,
P.
Blake
,
M. P.
Halsall
,
A. C.
Ferrari
,
D. W.
Boukhvalov
,
M. I.
Katsnelson
,
A. K.
Geim
, and
K. S.
Novoselov
,
Science
323
,
610
(
2009
).
15.
D. W.
Boukhvalov
,
M. I.
Katsnelson
, and
A. I.
Lichtenstein
,
Phys. Rev. B
77
,
035427
(
2008
).
16.
S.
Ryu
,
M. Y.
Han
,
J.
Maultzsch
,
T. F.
Heinz
,
P.
Kim
,
M. L.
Steigerwald
, and
L. E.
Brus
,
Nano Lett.
8
,
4597
(
2008
).
17.
T.
Roman
,
W. A.
Dino
,
H.
Nakanishi
,
H.
Kasai
,
T.
Sugimoto
, and
K.
Tange
,
Carbon
45
,
218
(
2007
).
18.
R.
Balog
,
B.
Jorgensen
,
L.
Nilsson
,
M.
Andersen
,
E.
Rienks
,
M.
Bianchi
,
M.
Fanetti
,
E.
Laegsgaard
,
A.
Baraldi
,
S.
Lizzit
,
Z.
Sljivancanin
,
F.
Besenbacher
,
B.
Hammer
,
T. G.
Pedersen
,
P.
Hofmann
, and
L.
Hornekaer
,
Nat. Mater.
9
,
315
(
2010
).
19.
A. K.
Singh
and
B. I.
Yakobson
,
Nano Lett.
9
,
1540
(
2009
).
20.
Q. X.
Pei
,
Z. D.
Sha
, and
Y. W.
Zhang
,
Carbon
49
,
4752
(
2011
).
21.
G.
Fiori
,
S.
Lebegue
,
A.
Betti
,
P.
Michetti
,
M.
Klintenberg
,
O.
Eriksson
, and
G.
Iannaccone
,
Phys. Rev. B
82
,
153404
(
2010
).
22.
S. K.
Chien
,
Y. T.
Yang
, and
C. K.
Chen
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
033107
(
2011
).
23.
A.
Rajabpour
,
S. M. V.
Allaei
, and
F.
Kowsary
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
051917
(
2011
).
24.
Z. P.
Xu
and
M. J.
Buehler
,
Nanotechnology
20
,
185701
(
2009
).
25.
C. D.
Reddy
,
Q. H.
Cheng
,
V. B.
Shenoy
, and
Y. W.
Zhang
,
J. Appl. Phys.
109
,
054314
(
2011
).
26.
M. H. F.
Sluiter
and
Y.
Kawazoe
,
Phys. Rev. B
68
,
08541
(
2003
).
27.
J. O.
Sofo
,
A. S.
Chaudhari
, and
G. D.
Barber
,
Phys. Rev. B
75
,
153401
(
2007
).
28.
P.
Sessi
,
J. R.
Guest
,
M.
Bode
, and
N. P.
Guisinger
,
Nano Lett.
9
,
4343
(
2009
).
29.
Z. Q.
Luo
,
T.
Yu
,
K. J.
Kim
,
Z. H.
Ni
,
Y. M.
You
,
S.
Lim
,
Z. X.
Shen
,
S. Z.
Wang
, and
J. Y.
Lin
,
ACS Nano
3
,
1781
(
2009
).
30.
M.
Jaiswal
,
C.
Lim
,
Q. L.
Bao
,
C. T.
Toh
,
K. P.
Loh
, and
B.
Ozyilmaz
,
ACS Nano
5
,
888
(
2011
).
31.
D. W.
Brenner
,
O. A.
Shenderova
,
J. A.
Harrison
,
S. J.
Stuart
,
B.
Ni
, and
S. B.
Sinnott
,
J. Phys. Condens. Matter
14
,
783
(
2002
).
32.
S.
Plimpton
,
J. Comput. Phys.
117
,
1
(
1995
).
33.
C. D.
Reddy
,
Y. W.
Zhang
, and
V. B.
Shenoy
,
Nanotechnology
23
,
165303
(
2012
).
34.
V. B.
Shenoy
,
C. D.
Reddy
,
A.
Ramasubramaniam
, and
Y. W.
Zhang
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
245501
(
2008
).
35.
C. D.
Reddy
,
A.
Ramasubramaniam
,
V. B.
Shenoy
, and
Y. W.
Zhang
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
101904
(
2009
).
36.
J. A.
Baimova
,
S. V.
Dmitriev
,
K.
Zhou
, and
A. V.
Savin
,
Phys. Rev. B
86
,
035427
(
2012
).
37.
F.
Guinea
,
B.
Horovitz
, and
P.
Le Doussal
,
Phys. Rev. B
77
,
205421
(
2008
).
38.
P. K.
Schelling
,
S. R.
Phillpot
, and
P.
Keblinski
,
Phys. Rev. B
65
,
144306
(
2002
).
39.
L. T.
Kong
,
Comput. Phys. Commun.
182
,
2201
(
2011
).
40.
L.
Kong
and
L. J.
Lewis
,
Phys. Rev. B
77
,
165422
(
2008
).
41.
B. W.
Li
,
J. H.
Lan
, and
L.
Wang
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
104302
(
2005
).
42.
H. J.
Zhang
,
G.
Lee
, and
K.
Cho
,
Phys. Rev. B
84
,
115460
(
2011
).
You do not currently have access to this content.