熱電材料具有直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能的能力，適用于從廢熱回收、太陽能電池革新到航空航天等眾多領(lǐng)域。因此，尋找具有本征高熱電性能的母體材料一直是人們所追求的方向。近日，煙臺(tái)大學(xué)材料模擬與設(shè)計(jì)課題組（戴振宏教授和趙銀昌教授領(lǐng)銜）在國際知名期刊《Advanced Functional Materials》（五年影響因子19.6）上發(fā)表了題為《First-Principles Study of the Effects of High-Order Anharmonicity on the Thermal Transport Properties and Thermoelectric Effects in the Lattice Dynamics of 12 NewFull–HeuslerCompounds X2YTe (X = Na, K, Rb, Cs; Y = Zn, Cd, Hg)》的研究論文，文中報(bào)道了以經(jīng)典熱電材料碲化鎘為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出
了一組新型材料，其中堿性金屬原子(Na, K, Rb, Cs)作為rattling原子填充到CdTe的Fm(—)3m相中，產(chǎn)生一組新的Full-Heusler化合物:Na2CdTe, K2CdTe, Rb2CdTe和Cs2CdTe，并對(duì)Cd原子在同主族下進(jìn)行置換以此來調(diào)節(jié)能帶結(jié)構(gòu)的輸運(yùn)性質(zhì)，從而產(chǎn)生了12種新型化合物。作者采用第一性原理計(jì)算詳細(xì)研究了12種Full-Heusler化合物。結(jié)果表明，X原子的非諧性隨原子質(zhì)量的增加而減小，而Y原子的則相反，意味著聲子群速度和散射率之間存在競爭機(jī)制。引入高階非諧性解釋了這種異常，使人們能夠推斷出材料中四聲子的散射強(qiáng)度，從而導(dǎo)致了極低的晶格熱導(dǎo)率。再結(jié)合Full-Heusler化合物固有的高熱功率因子，作者取得了突破性的ZT值，打破了zT值小于3的限制，為設(shè)計(jì)新一代熱電體提供了優(yōu)異的候選材料。
物理與電子信息學(xué)院2022級(jí)碩士研究生王躍為論文第一作者，導(dǎo)師趙銀昌、戴振宏以及清華大學(xué)倪軍教授為論文共同通訊作者，本研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項(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：YueWang(王躍), Yinchang Zhao*（趙銀昌）, Jun Ni(倪軍)and Zhenhong Dai*(戴振宏)
文章題目：First-Principles Study of the Effects of High-Order Anharmonicity on the Thermal Transport Properties and Thermoelectric Effects in the Lattice Dynamics of 12 New Full–Heusler Compounds X2YTe (X = Na, K, Rb, Cs; Y = Zn, Cd, Hg)
文章DOI：10.1002/adfm.202410983
鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202410983
來稿時(shí)間：11月5日 審核：劉希斌 責(zé)任編輯：徐揚(yáng)
