Cu(Cd, Zn)$_2$InTe$_4$ 四元化硫化物低热导率的原子尺度起源
材料科学
2025-10-13 v1 介观与纳米尺度物理
计算物理
量子物理
摘要
具有内在低晶格热导率（）的晶体半导体对于屏障涂层和热电器件等器件应用至关重要。四元化硫化物半导体如CuCdInTe和CuZnInTe已被实验表明表现出低，但其微观机理仍鲜为人知。本文采用统一的第一性原理框架分析其热输运机制，捕捉声子输运的皮尔纳（类粒子传播，）和相干性（类波传递，）两种机制。我们表明，Fermi能级以下的延伸反键态导致声子无谐性增强和热载流子声子模式的强散射，从而抑制了这些硫化物的。我们指出主导总热导率，而即使在声子模式强无谐性下，仍可忽略不计。较重的Cd离子在CuCdInTe中引起更大的声-声声子重叠和散射，进一步降低了其热导率。此外，实际样品中的晶粒边界散射进一步抑制了热输运。我们的发现确立了四元化硫化物低的原子尺度起源，为设计低热导率半导体提供了设计原则。
引用
@article{arxiv.2510.09040,
title = {Atomistic origin of low thermal conductivity in quaternary chalcogenides Cu(Cd, Zn)$_2$InTe$_4$},
author = {Nirmalya Jana and Amit Agarwal and Koushik Pal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.09040},
year = {2025}
}