二聚体振动态导致优异声导体中的低热导率
材料科学
2020-12-02 v1
摘要
具有较大声速的固体表现出更高的晶格热导率(k_{lat})。金刚石是一个显著的例子,其平均声速为 14400 m s-1,k_{lat} 为 2300 W m-1 K-1。在此,我们报道了一个极端例外:CuP2 具有相当大的平均声速 4155 m s-1,可与 GaAs 相比,但其单晶在室温下显示出约 4 W m-1 K-1 的极低晶格热导率,比 GaAs 小一个数量级。为理解这种令人困惑的热输运行为,我们结合中子散射技术与第一性原理模拟,彻底研究了原子结构与晶格动力学。Cu 原子形成夹在层状 P 原子网络之间的二聚体,这些二聚体以约 11 meV 的频率作为振动态振动。该模式被证明具有显著的非谐性,并强烈散射声学声子从而实现低 k_{lat}。层状结构中的这种二聚体振动行为可能提供一种前所未有的策略,可在不涉及原子无序的情况下抑制热传导。
引用
@article{arxiv.2006.00649,
title = {Dimer rattling mode induced low thermal conductivity in an excellent acoustic conductor},
author = {Ji Qi and Baojuan Dong and Zhe Zhang and Zhao Zhang and Yanna Chen and Qiang Zhang and Sergey Danilkin and Xi Chen and Liangwei Fu and Xiaoming Jiang and Guozhi Chai and Satoshi Hiroi and Koji Ohara and Zongteng Zhang and Weijun Ren and Teng Yang and Jianshi Zhou and Sakata Osami and Jiaqing He and Dehong Yu and Bing Li and Zhidong Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.00649},
year = {2020}
}
备注
four figures and one table in the main text