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，煙臺大學材料模擬與設計課題組（戴振宏教授和趙銀昌教授領銜）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，文中報道了以經(jīng)典熱電材料碲化鎘為基礎，設計出
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Cd原子在同主族下進行置換以此來調(diào)節(jié)能帶結(jié)構(gòu)的輸運性質(zhì)，從而產(chǎn)生了12種新型化合物。作者采用第一性原理計算詳細研究了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度，從而導致了極低的晶格熱導率。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，為設計新一代熱電體提供了優(yōu)異的候選材料。
物理與電子信息學院2022級碩士研究生王躍為論文第一作者，導師趙銀昌、戴振宏以及清華大學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基金面上項目和山東省自然科學基金重大基礎研究項目的資助。
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
來稿時間：11月5日 審核：劉希斌 責任編輯：徐揚
