We measure thermal transport across a graphene/hexagonal boron nitride (h-BN) interface by electrically heating the graphene and measuring the temperature difference between the graphene and BN using Raman spectroscopy. Because the temperature of the graphene and BN are measured optically, this approach enables nanometer resolution in the cross-plane direction. A temperature drop of 60 K can be achieved across this junction at high electrical powers (14 mW). Based on the temperature difference and the applied power data, we determine the thermal interface conductance of this junction to be 7.4 × 106 Wm−2K−1, which is below the 107–108 Wm−2K−1 values previously reported for graphene/SiO2 interface.

1.
L.
Britnell
,
R. V.
Gorbachev
,
R.
Jalil
,
B. D.
Belle
,
F.
Schedin
,
M. I.
Katsnelson
,
L.
Eaves
,
S. V.
Morozov
,
A. S.
Mayorov
,
N. M. R.
Peres
,
A. H. C.
Neto
,
J.
Leist
,
A. K.
Geim
,
L. A.
Ponomarenko
, and
K. S.
Novoselov
,
Nano Lett.
12
(
3
),
1707
1710
(
2012
).
2.
L.
Britnell
,
R. V.
Gorbachev
,
R.
Jalil
,
B. D.
Belle
,
F.
Schedin
,
A.
Mishchenko
,
T.
Georgiou
,
M. I.
Katsnelson
,
L.
Eaves
,
S. V.
Morozov
,
N. M. R.
Peres
,
J.
Leist
,
A. K.
Geim
,
K. S.
Novoselov
, and
L. A.
Ponomarenko
,
Science
335
(
6071
),
947
950
(
2012
).
3.
L.
Britnell
,
R. V.
Gorbachev
,
A. K.
Geim
,
L. A.
Ponomarenko
,
A.
Mishchenko
,
M. T.
Greenaway
,
T. M.
Fromhold
,
K. S.
Novoselov
, and
L.
Eaves
,
Nat. Commun.
4
,
1794
(
2013
).
4.
S.
Kim
,
D. H.
Shin
,
C. O.
Kim
,
S. S.
Kang
,
J. M.
Kim
,
C. W.
Jang
,
S. S.
Loo
,
J. S.
Lee
,
J. H.
Kim
,
S. H.
Choi
, and
E.
Hwang
,
ACS Nano
7
(
6
),
5168
5174
(
2013
).
5.
S.
Chuang
,
R.
Kapadia
,
H.
Fang
,
T. C.
Chang
,
W. C.
Yen
,
Y. L.
Chueh
, and
A.
Javey
,
Appl. Phys. Lett.
102
(
24
),
242101
(
2013
).
6.
C. R.
Dean
,
A. F.
Young
,
I.
Meric
,
C.
Lee
,
L.
Wang
,
S.
Sorgenfrei
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
P.
Kim
,
K. L.
Shepard
, and
J.
Hone
,
Nat. Nanotechnol.
5
(
10
),
722
726
(
2010
).
7.
C. C.
Chen
,
M.
Aykol
,
C. C.
Chang
,
A. F. J.
Levi
, and
S. B.
Cronin
,
Nano Lett.
11
(
5
),
1863
1867
(
2011
).
8.
C. C.
Chen
,
C. C.
Chang
,
Z.
Li
,
A. F. J.
Levi
, and
S. B.
Cronin
,
Appl. Phys. Lett.
101
(
22
),
223113
(
2012
).
9.
H.
Wang
,
T.
Taychatanapat
,
A.
Hsu
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
P.
Jarillo–Herrero
, and
T.
Palacios
,
IEEE Electron Device Lett.
32
(
9
),
1209
1211
(
2011
).
10.
J.
Chauhan
,
A.
Rinzler
, and
J.
Guo
,
J. Appl. Phys.
112
(
10
),
104502
(
2012
).
11.
M.
Zebarjadi
,
K.
Esfarjani
,
M. S.
Dresselhaus
,
Z. F.
Ren
, and
G.
Chen
,
Energy Environ. Sci.
5
(
1
),
5147
5162
(
2012
).
12.
M. M.
Sadeghi
,
I.
Jo
, and
L.
Shi
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
110
(
41
),
16321
16326
(
2013
).
13.
J. H.
Seol
,
I.
Jo
,
A. L.
Moore
,
L.
Lindsay
,
Z. H.
Aitken
,
M. T.
Pettes
,
X. S.
Li
,
Z.
Yao
,
R.
Huang
,
D.
Broido
,
N.
Mingo
,
R. S.
Ruoff
, and
L.
Shi
,
Science
328
(
5975
),
213
216
(
2010
).
14.
W. Y.
Jang
,
Z.
Chen
,
W. Z.
Bao
,
C. N.
Lau
, and
C.
Dames
,
Nano Lett.
10
(
10
),
3909
3913
(
2010
).
15.
I.
Jo
,
I. K.
Hsu
,
Y. J.
Lee
,
M. M.
Sadeghi
,
S.
Kim
,
S.
Cronin
,
E.
Tutuc
,
S. K.
Banerjee
,
Z.
Yao
, and
L.
Shi
,
Nano Lett.
11
(
1
),
85
90
(
2011
).
16.
E.
Pop
,
V.
Varshney
, and
A. K.
Roy
,
MRS Bull.
37
(
12
),
1273
1281
(
2012
).
17.
Z.
Chen
,
W.
Jang
,
W.
Bao
,
C. N.
Lau
, and
C.
Dames
,
Appl. Phys. Lett.
95
(
16
),
161910
(
2009
).
18.
Y. K.
Koh
,
M. H.
Bae
,
D. G.
Cahill
, and
E.
Pop
,
Nano Lett.
10
(
11
),
4363
4368
(
2010
).
19.
K. F.
Mak
,
C. H.
Lui
, and
T. F.
Heinz
,
Appl. Phys. Lett.
97
(
22
),
221904
(
2010
).
20.
M. M.
Sadeghi
,
M. T.
Pettes
, and
L.
Shi
,
Solid State Commun.
152
(
15
),
1321
1330
(
2012
).
21.
W. W.
Cai
,
A. L.
Moore
,
Y. W.
Zhu
,
X. S.
Li
,
S. S.
Chen
,
L.
Shi
, and
R. S.
Ruoff
,
Nano Lett.
10
(
5
),
1645
1651
(
2010
).
22.
A. J.
Schmidt
,
K. C.
Collins
,
A. J.
Minnich
, and
G.
Chen
,
J. Appl. Phys.
107
(
10
),
104907
(
2010
).
23.
Y. N.
Yue
,
J. C.
Zhang
, and
X. W.
Wang
,
Small
7
(
23
),
3324
3333
(
2011
).
24.
R.
Mao
,
B. D.
Kong
,
K. W.
Kim
,
T.
Jayasekera
,
A.
Calzolari
, and
M. B.
Nardelli
,
Appl. Phys. Lett.
101
(
11
),
113111
(
2012
).
25.
S. P.
Koenig
,
N. G.
Boddeti
,
M. L.
Dunn
, and
J. S.
Bunch
,
Nat. Nanotechnol.
6
(
9
),
543
546
(
2011
).
26.
J.
Song
and
N. V.
Medhekar
,
J. Phys.: Condens. Matter
25
(
44
),
445007
(
2013
).
27.
I. K.
Hsu
,
M. T.
Pettes
,
A.
Bushmaker
,
M.
Aykol
,
L.
Shi
, and
S. B.
Cronin
,
Nano Lett.
9
(
2
),
590
594
(
2009
).
28.
K. S.
Kim
,
Y.
Zhao
,
H.
Jang
,
S. Y.
Lee
,
J. M.
Kim
,
K. S.
Kim
,
J. H.
Ahn
,
P.
Kim
,
J. Y.
Choi
, and
B. H.
Hong
,
Nature
457
(
7230
),
706
710
(
2009
).
29.
S.
Bae
,
H.
Kim
,
Y.
Lee
,
X. F.
Xu
,
J. S.
Park
,
Y.
Zheng
,
J.
Balakrishnan
,
T.
Lei
,
H. R.
Kim
,
Y. I.
Song
,
Y. J.
Kim
,
K. S.
Kim
,
B.
Ozyilmaz
,
J. H.
Ahn
,
B. H.
Hong
, and
S.
Iijima
,
Nat. Nanotechnol.
5
(
8
),
574
578
(
2010
).
30.
R. R.
Nair
,
P.
Blake
,
A. N.
Grigorenko
,
K. S.
Novoselov
,
T. J.
Booth
,
T.
Stauber
,
N. M. R.
Peres
, and
A. K.
Geim
,
Science
320
(
5881
),
1308
(
2008
).
31.
M. J.
Allen
,
J. D.
Fowler
,
V. C.
Tung
,
Y.
Yang
,
B. H.
Weiller
, and
R. B.
Kaner
,
Appl. Phys. Lett.
93
(
19
),
193119
(
2008
).
32.
I.
Calizo
,
A. A.
Balandin
,
W.
Bao
,
F.
Miao
, and
C. N.
Lau
,
Nano Lett.
7
(
9
),
2645
2649
(
2007
).
33.
I.
Calizo
,
F.
Miao
,
W.
Bao
,
C. N.
Lau
, and
A. A.
Balandin
,
Appl. Phys. Lett.
91
(
7
),
071913
(
2007
).
34.
A. C.
Ferrari
,
J. C.
Meyer
,
V.
Scardaci
,
C.
Casiraghi
,
M.
Lazzeri
,
F.
Mauri
,
S.
Piscanec
,
D.
Jiang
,
K. S.
Novoselov
,
S.
Roth
, and
A. K.
Geim
,
Phys. Rev. Lett.
97
(
18
),
187401
(
2006
).
35.
L. M.
Malard
,
M. A.
Pimenta
,
G.
Dresselhaus
, and
M. S.
Dresselhaus
,
Phys. Rep.
473
(
5–6
),
51
87
(
2009
).
36.
K. T.
Nguyen
,
D.
Abdula
,
C. L.
Tsai
, and
M.
Shim
,
ACS Nano
5
(
6
),
5273
5279
(
2011
).
37.
H. Q.
Zhou
,
C. Y.
Qiu
,
F.
Yu
,
H. C.
Yang
,
M. J.
Chen
,
L. J.
Hu
,
Y. J.
Guo
, and
L. F.
Sun
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
44
(
18
),
185404
(
2011
).
38.
L.
Song
,
L. J.
Ci
,
H.
Lu
,
P. B.
Sorokin
,
C. H.
Jin
,
J.
Ni
,
A. G.
Kvashnin
,
D. G.
Kvashnin
,
J.
Lou
,
B. I.
Yakobson
, and
P. M.
Ajayan
,
Nano Lett.
10
(
8
),
3209
3215
(
2010
).
39.
R. V.
Gorbachev
,
I.
Riaz
,
R. R.
Nair
,
R.
Jalil
,
L.
Britnell
,
B. D.
Belle
,
E. W.
Hill
,
K. S.
Novoselov
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
A. K.
Geim
, and
P.
Blake
,
Small
7
(
4
),
465
468
(
2011
).
40.
S.
Reich
,
A. C.
Ferrari
,
R.
Arenal
,
A.
Loiseau
,
I.
Bello
, and
J.
Robertson
,
Phys. Rev. B
71
(
20
),
205201
(
2005
).
41.
X. S.
Li
,
W. W.
Cai
,
J. H.
An
,
S.
Kim
,
J.
Nah
,
D. X.
Yang
,
R.
Piner
,
A.
Velamakanni
,
I.
Jung
,
E.
Tutuc
,
S. K.
Banerjee
,
L.
Colombo
, and
R. S.
Ruoff
,
Science
324
(
5932
),
1312
1314
(
2009
).
42.
L.
Liu
,
S. M.
Ryu
,
M. R.
Tomasik
,
E.
Stolyarova
,
N.
Jung
,
M. S.
Hybertsen
,
M. L.
Steigerwald
,
L. E.
Brus
, and
G. W.
Flynn
,
Nano Lett.
8
(
7
),
1965
1970
(
2008
).
43.
A. C.
Ferrari
,
Solid State Commun.
143
(
1–2
)
47
57
(
2007
).
44.
C. C.
Chen
,
W. Z.
Bao
,
C. C.
Chang
,
Z.
Zhao
,
C. N.
Lau
, and
S. B.
Cronin
,
Phys. Rev. B.
85
(
3
),
035431
(
2012
).
45.
L. M.
Malard
,
R. L.
Moreira
,
D. C.
Elias
,
F.
Plentz
,
E. S.
Alves
, and
M. A.
Pimenta
,
J. Phys.: Condens. Matter
22
(
33
),
334202
(
2010
).
46.
N.
Bonini
,
M.
Lazzeri
,
N.
Marzari
, and
F.
Mauri
,
Phys. Rev. Lett.
99
(
17
),
176802
(
2007
).
47.
C. C.
Chen
,
W. Z.
Bao
,
J.
Theiss
,
C.
Dames
,
C. N.
Lau
, and
S. B.
Cronin
,
Nano Lett.
9
(
12
),
4172
4176
(
2009
).
48.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4866335 for the Raman spectra taken before and after the measurement.
49.
L. M.
Malard
,
D. C.
Elias
,
E. S.
Alves
, and
M. A.
Pimenta
,
Phys. Rev. Lett.
101
(
25
),
257401
(
2008
).
50.
E. T.
Swartz
and
R. O.
Pohl
,
Appl. Phys. Lett.
51
(
26
),
2200
2202
(
1987
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.