不同金属中声子热导率与电声耦合的第一性原理综合分析

分离电子与声子热导率分量对于理解金属中的基本热输运机制至关重要，且在许多应用中极受关注。在本工作中，我们从第一性原理预测了 18 种不同金属在室温下的模态依赖电子与声子热导率。我们的第一性原理预测总体上与实验数据吻合良好。我们发现声子热导率处于 2 - 18 $W/mK$ 范围，占总热导率的 1% - 40%。还发现由于高声子群速度，过渡金属与过渡金属间化合物（TICs）中的声子热导率与贵金属相比不可忽略。此外，过渡金属与金属间化合物中电声耦合效应对声子热导率的影响强于贵金属，这归因于更大的电声耦合常数、费米窗内高空态密度以及高声子频率。贵金属具有比过渡金属与 TICs 更高的电子热导率，这主要由于贵金属中弱的电声耦合。研究还表明过渡金属与过渡金属间化合物的洛伦兹比相对于 Sommerfeld 值 $L_0=2.44 \times 10^{-8} W \Omega K^{-2}$ 存在更大偏离。我们还发现声子平均自由程（MFPs）（在 10 nm 内）小于电子平均自由程（5 - 25 nm）。电导率与电子热导率与电子的平均自由程密切相关。