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，煙臺大學(xué)物理與電子信息學(xué)院的戴振宏教授和趙銀昌教授課題組聯(lián)合清華大學(xué)倪軍教授課題組在國際知名期刊《Energy & Environmental Materials》（五年影響因子16.5）上發(fā)表了題為“Effects of rattling behavior of K and Cd atoms along different directions in anisotropic KCdAs on lattice thermal transport and thermoelectric properties”的研究論文，文中報(bào)道了KCdAs的獨(dú)特各項(xiàng)異性熱電輸運(yùn)性質(zhì)，指出KCdAs是一種極具潛力的熱電候選材料，為設(shè)計(jì)新一代熱電器件奠定了可靠理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。
基于自洽聲子理論、壓縮感知技術(shù)、晶格非諧效應(yīng)、電聲散射以及玻爾茲曼輸運(yùn)方程等的系統(tǒng)計(jì)算，作者揭示出KCdAs的優(yōu)異熱電性能來源于強(qiáng)非諧效應(yīng)所引起的超低晶格熱導(dǎo)率以及高色散與平帶共存的電子結(jié)構(gòu)所帶來的高功率因子。同時(shí)，該研究考慮了四階非諧性所引起的聲子群速重整化，針對三聲子和四聲子散射過程對聲子壽命的影響進(jìn)行了詳細(xì)的研究，揭示了熱輸運(yùn)背后的物理機(jī)制。結(jié)果表明，p型KCdAs在500 K下a(b)軸方向上的zT峰值達(dá)到了驚人的4.25，打破了長期以來zT <4的記錄。
物電學(xué)院2022級碩士研究生王躍為論文第一作者，煙臺大學(xué)為第一單位，趙銀昌教授、戴振宏教授為論文共同通訊作者，本研究得到了山東省自然科學(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, Yinchang Zhao, Jun Ni and Zhenhong Dai
文章題目：Effects of rattling behavior of K and Cd atoms along different directions in anisotropic KCdAs on lattice thermal transport and thermoelectric properties
文章DOI：10.22541/au.171340447.75353361/v1
鏈接：https://essopenarchive.org/doi/full/10.22541/au.171340447.75353361
來稿時(shí)間：4月26日 審核：劉希斌 責(zé)任編輯：安興爽
