烟台大学材料模拟与设计团队在反萤石结构体系的热输运研究中取得重要进展

发布时间: 2024-08-03 15:26:36 浏览次数 : 793 来源:烟台大学

材料的热导率是衡量材料传热能力的参数，也是决定材料功能的关键点之一。在现代技术应用中，晶格热导率在晶体管、光伏器件和热电器件等领域中起着关键作用。比如，设计高效散热装置时需要高热导率材料，而为了最大化热电转化效率则需要较低的晶格热导率的材料。因此，发现和应用具有极低和极高热导率的材料至关重要。

近期，烟台大学物理与电子信息学院的材料模拟与设计团队联合清华大学在反萤石结构体系的热输运研究中取得了重要进展。他们采用第一性原理计算结合自洽声子理论、压缩感知晶格动力学和玻尔兹曼传输方程的先进方案，研究了16种反萤石结构材料的晶格动力学和声子输运机制，通过分析声子频率的四阶非谐重整化和四声子散射，详细探讨了这些材料的晶格热导率，揭示了四阶非谐性对热输运性质的显著影响。结果表明，这些体系的晶格热导率和四声子散射之间存在近似线性的关系，说明热导率较低的结构具有更强的四声子散射。这些结果为设计新型散射器件、光伏器件、热电器件等提供了可靠理论依据和技术指导。

16种反萤石结构的晶格热导率

研究成果以“Influence of quartic anharmonicity on lattice dynamics and thermal transport properties of 16 antifluorite structures”为题发表在美国物理学会经典期刊《Physical Review B》上，该期刊是自然指数(NatureIndex)收录的82种期刊之一。我校2022级硕士研究生原兴竹是论文第一作者，赵银昌和戴振宏教授是通讯作者，烟台大学为第一单位。该工作受到了国家自然科学基金项目和山东省自然科学基金重大基础研究项目的资助。

文章信息：

文章作者：Xingzhu Yuan(原兴竹), Yinchang Zhao(赵银昌), Yuming Sun(孙玉明), Jun Ni(倪军), and Zhenhong Dai(戴振宏)

文章题目：Influence of quartic anharmonicity on lattice dynamics and thermal transport properties of 16 antifluorite structures

文章DOI：10.1103/PhysRevB.110.014304

链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.110.014304