解耦各向异性电荷-声子传输在 CuBiSCl₂ 中实现卓越的 n 型热电性能
材料科学
2025-04-03 v1
摘要
第一性原理计算表明，CuBiSCl₂ 在 a 轴方向上实现了电荷与热力学传输的卓越解耦。该材料通过 delocalized 的 Bi-6p/S-3p 网络实现了卓越的电子迁移率（300 K 时为 138 cm²/V·s），同时通过 Cu 主导的无谐声子散射实现了超低晶格热导率（300 K 时为 0.40 W/mK），两者均在相同的晶轴方向上进行优化。这种同时优化源于各向异性键合层级，其中 [BiSCl₂]ₙ 丝带沿 a 轴方向实现高效的电荷传输，而与 Cu 原子相关的柔软振动模式强烈散射携热声子。由此产生的高功率因子（700 K 时为 1.71 mW/mK²）和峰值 ZT 为 1.57，使 CuBiSCl₂ 成为通过晶体结构工程化传输通道实现长期寻求的“声子玻璃电子晶体”范式的典型系统。
引用
@article{arxiv.2504.01319,
title = {Decoupled anisotropic Charge-Phonon Transport Enables Exceptional n-Type Thermoelectric Performance in CuBiSCl$_2$},
author = {Yu Wu and Ying Chen and Shuming Zeng and Liujiang Zhou and Chenhan Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.01319},
year = {2025}
}