The influence of hydrogen coverage on the thermal conductivity of typical armchair hydrogen functionalized graphene is investigated using a nonequilibrium molecular dynamics simulation. We also study the effects of easy-rotation of unsupported sp3 bonds. We find that the system exhibits a rapid drop in thermal conductivity with hydrogen coverage, where hydrogen coverage down to as little as 2.5% of the graphene carbon atoms reduces the thermal conductivity by about 40%. The simulation results indicate that the effect is due to a reduction in the phonon mean free path.

1.
A. K.
Geim
and
K. S.
Novoselov
,
Nature Mater.
6
,
183
(
2007
).
2.
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
).
3.
Y. W.
Son
,
M. L.
Cohen
, and
S. G.
Louie
,
Nature (London)
444
,
347
(
2006
).
4.
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
).
5.
Y. M.
Lin
,
K. A.
Jenkins
,
A.
Valdes-Garcia
,
J. P.
Small
,
D. B.
Farmer
, and
P.
Avouris
,
Nano Lett.
9
,
422
(
2009
).
6.
F.
Schedin
,
A. K.
Geim
,
S. V.
Morozov
,
E. W.
Hill
,
P.
Blake
,
M. I.
Katsnelson
, and
K. S.
Novoselov
,
Nature Mater.
6
,
652
(
2007
).
7.
A. A.
Balandin
,
S.
Ghosh
,
W.
Bao
,
I.
Calizo
,
D.
Teweldebrhan
,
F.
Miao
, and
C. N.
Lau
,
Nano Lett.
8
,
902
(
2008
).
8.
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
).
9.
Z. X.
Guo
,
D.
Zhang
, and
X. G.
Gong
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
163103
(
2009
).
10.
J.
Lan
,
J. W.
Wang
,
C. K.
Gan
, and
S. K.
Chin
,
Phys. Rev. B
79
,
115401
(
2009
).
11.
B.
Hu
,
L.
Yang
, and
Y.
Zhang
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
124302
(
2006
).
12.
J. N.
Hu
,
X. L.
Ruan
, and
Y. P.
Chen
,
Nano Lett.
9
,
2730
(
2009
).
13.
N.
Yang
,
G.
Zhang
, and
B.
Li
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
033107
(
2009
).
14.
Q. X.
Pei
,
Y. W.
Zhang
, and
V. B.
Shenoy
,
Carbon
48
,
898
(
2010
).
15.
C. P.
Ewels
,
M. I.
Heggie
, and
P. R.
Briddon
,
Chem. Phys. Lett.
351
,
178
(
2002
).
16.
Z. Y.
Liu
,
D.
He
,
Y. S.
Wang
,
H. P.
Wu
, and
J. A.
Wang
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
94
,
1196
(
2010
).
17.
T. T.
Baby
,
S. S. J.
Aravind
,
T.
Arockiadoss
,
R. B.
Rakhi
, and
S.
Ramaprabhu
,
Sens. Actuators B
145
,
71
(
2010
).
18.
A.
Ito
and
H.
Nakamura
,
Thin Solid Films
516
,
6553
(
2008
).
19.
Y.
Lin
,
F.
Ding
, and
B. I.
Yakobson
,
Phys. Rev. B
78
,
041402
(R) (
2008
).
20.
M.
Georgakis
,
G.
Stavropoulos
, and
G. P.
Sakellaropoulos
,
Int. J. Hydrogen Energy
32
,
1999
(
2007
).
21.
X. Y.
Pei
,
X. P.
Yang
, and
J. M.
Dong
,
Phys. Rev. B
73
,
195417
(
2006
).
22.
W. F.
Li
,
M. W.
Zhao
,
T.
He
,
C.
Song
,
X. H.
Lin
,
X. D.
Liu
,
Y. Y.
Xia
, and
L. M.
Mei
,
J. Magn. Magn. Mater.
322
,
838
(
2010
).
23.
S.
Plimpton
,
J. Comput. Phys.
117
,
1
(
1995
).
24.
T.
Tohei
,
A.
Kuwabara
,
F.
Oba
, and
I.
Tanaka
,
Phys. Rev. B
73
,
064304
(
2006
).
25.
J. W.
Jiang
,
J. H.
Lan
,
J. S.
Wang
, and
B.
Li
,
J. Appl. Phys.
107
,
054314
(
2010
).
26.
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
).
27.
F.
Müller-Plathe
,
J. Chem. Phys.
106
,
6082
(
1997
).
28.
Y.
Xu
,
X. B.
Chen
,
B. L.
Gu
, and
W. H.
Duan
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
233116
(
2009
).
29.
A.
Maiti
,
G. D.
Mahan
, and
S. T.
Pantelides
,
Solid State Commun.
102
,
517
(
1997
).
30.
D. W.
Boukhvalov
,
M. I.
Katsnelson
, and
A. I.
Lichtenstein
,
Phys. Rev. B
77
,
035427
(
2008
).
31.
J. O.
Sofo
,
A. S.
Chaudhari
, and
G. D.
Barber
,
Phys. Rev. B
75
,
153401
(
2007
).
32.
B.
Li
,
J.
Lan
, and
L.
Wang
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
104302
(
2005
).
33.
D. L.
Nika
,
E. P.
Pokatilov
,
A. S.
Askerov
, and
A. A.
Balandin
,
Phys. Rev. B
79
,
155413
(
2009
).
You do not currently have access to this content.