材料的熱導(dǎo)率是衡量材料傳熱能力的參數(shù)，也是決定材料功能的關(guān)鍵點之一。在現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用中，晶格熱導(dǎo)率在晶體管、光伏器件和熱電器件等領(lǐng)域中起著關(guān)鍵作用。比如，設(shè)計高效散熱裝置時需要高熱導(dǎo)率材料，而為了最大化熱電轉(zhuǎn)化效率則需要較低的晶格熱導(dǎo)率的材料。因此，發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用具有極低和極高熱導(dǎo)率的材料至關(guān)重要。
近期，煙臺大學(xué)物理與電子信息學(xué)院的材料模擬與設(shè)計團(tuán)隊聯(lián)合清華大學(xué)在反螢石結(jié)構(gòu)體系的熱輸運(yùn)研究中取得了重要進(jìn)展。他們采用第一性原理計算結(jié)合自洽聲子理論、壓縮感知晶格動力學(xué)和玻爾茲曼傳輸方程的先進(jìn)方案，研究了16種反螢石結(jié)構(gòu)材料的晶格動力學(xué)和聲子輸運(yùn)機(jī)制，通過分析聲子頻率的四階非諧重整化和四聲子散射，詳細(xì)探討了這些材料的晶格熱導(dǎo)率，揭示了四階非諧性對熱輸運(yùn)性質(zhì)的顯著影響。結(jié)果表明，這些體系的晶格熱導(dǎo)率和四聲子散射之間存在近似線性的關(guān)系，說明熱導(dǎo)率較低的結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的四聲子散射。這些結(jié)果為設(shè)計新型散射器件、光伏器件、熱電器件等提供了可靠理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。
16種反螢石結(jié)構(gòu)的晶格熱導(dǎo)率
研究成果以“Influence of quartic anharmonicity on lattice dynamics and thermal transport properties of 16 antifluorite structures”為題發(fā)表在美國物理學(xué)會經(jīng)典期刊《Physical Review B》上，該期刊是自然指數(shù)（NatureIndex）收錄的82種期刊之一。我校2022級碩士研究生原興竹是論文第一作者，趙銀昌和戴振宏教授是通訊作者，煙臺大學(xué)為第一單位。該工作受到了國家自然科學(xué)基金項目和山東省自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)研究項目的資助。
文章信息：
文章作者：Xingzhu Yuan（原興竹）, Yinchang Zhao（趙銀昌）, Yuming Sun（孫玉明）, Jun Ni（倪軍）, and Zhenhong Dai（戴振宏）
文章題目：Influence of quartic anharmonicity on lattice dynamics and thermal transport properties of 16 antifluorite structures
文章DOI：10.1103/PhysRevB.110.014304
鏈接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.110.014304
來稿時間：7月12日 審核：劉希斌 責(zé)任編輯：安興爽
