熱電能之間的轉(zhuǎn)換應(yīng)用迫切需要對(duì)高性能熱電材料的探索，但好的熱電材料往往具有較強(qiáng)的晶格非諧性,，因此需要對(duì)高階非諧性進(jìn)行處理,。同時(shí)，在研究塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率時(shí),，考慮各種散射機(jī)制也對(duì)提高計(jì)算結(jié)果至關(guān)重要,。
近期，煙臺(tái)大學(xué)物理與電子信息學(xué)院的材料模擬與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合清華大學(xué)在堿鏑化合物的熱電性能研究中取得了重要進(jìn)展,。他們采用第一性原理計(jì)算結(jié)合自洽聲子理論,、壓縮感知晶格動(dòng)力學(xué)和玻爾茲曼傳輸方程的先進(jìn)方案，研究了四種堿鏑化合物的晶格動(dòng)力學(xué),、輸運(yùn)性質(zhì)和熱電性能,。通過分析聲子頻率的四階非諧重整化以及四聲子散射，詳細(xì)探討了這四種材料晶格熱導(dǎo)率背后的微觀機(jī)制,，揭示了非諧性對(duì)熱輸運(yùn)性質(zhì)的顯著影響,。他們還觀察到一個(gè)反常現(xiàn)象：在400 K以上,，Rb3Sb的晶格熱導(dǎo)率κL低于Cs3Sb,，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)這主要是因?yàn)镽b3Sb的散射速率較大。最后通過考慮各種散射機(jī)制,，得到了合理的電子弛豫時(shí)間和電子輸運(yùn)性質(zhì),。由于p型M3Sb在導(dǎo)帶底處具有較大的電子色散帶,，因此具有較高的電子遷移率。由于低的晶格熱導(dǎo)率κL和良好的功率因數(shù)(PF),，這四種p型堿銻化合物表現(xiàn)出優(yōu)異的熱電性能,。
該成果以“Influence of anharmonicity on the thermoelectric properties of alkali antimonide compounds M3Sb (M = Na, K, Rb, Cs)”為題發(fā)表在美國(guó)物理學(xué)會(huì)(American Physical Society, APS)旗下的一個(gè)著名學(xué)術(shù)期刊《Physical Review Applied》上。我校2022級(jí)碩士研究生劉培培為論文第一作者,，趙銀昌教授和戴振宏教授為通訊作者,，煙臺(tái)大學(xué)是第一單位。該工作受到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和山東省自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目的資助,。
文章信息：
文章作者：Peipei Liu（劉培培）, Yinchang Zhao（趙銀昌）, Jun Ni（倪軍）, and Zhenhong Dai（戴振宏）
文章題目：Influence of anharmonicity on the thermoelectric properties of alkali antimonide compounds M3Sb (M = Na, K, Rb, Cs)
文章DOI：https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.22.034049
鏈接：Phys. Rev. Applied 22, 034049 (2024) - Influence of anharmonicity on the thermoelectric properties of alkali antimonide compounds ${M}_{3}\mathrm{Sb}$ ($M$ = $\mathrm{Na}$, $\mathrm{K}$, $\mathrm{Rb}$, $\mathrm{Cs}$) (aps.org)
來(lái)稿時(shí)間：10月8日 審核：劉希斌 責(zé)任編輯：徐揚(yáng)
