超越准粒子近似的晶格热力学输运：三-与四-声子相互作用的非平凡谱竞争
材料科学
2025-12-23 v1 应用物理
摘要
在强非谐性材料中，声子准粒子近似(QPA)的失效使得需要先进的第一性原理框架来准确预测晶格动力学和热力学输运。我们发展了综合的超越准粒子近似(BQPA)方法，纳入三-声子(3ph)和四-声子(4ph)相互作用，并应用于研究晶格热导率()在MgO、PbTe和AgCl——这些材料跨越从弱到严重非谐性 regime with overdamped phonons。我们揭示了，尽管BQPA因考虑仅3ph相互作用导致声子软化而持续增加相对于QPA，但包含额外4ph相互作用会硬化声子谱并抑制这种增强，使BQPA和QPA预测在所有三种化合物中接近一致，经历微妙的谱竞争效应。这些发现表明，准确建模强非谐性材料中的需要同时处理完整的声子谱函数和更高阶非谐性。我们的工作为具有过共振声子的系统热输运建模提供了系统框架，并为超越常规声子输运理论的材料设计提供了关键见解。
引用
@article{arxiv.2511.12790,
title = {Lattice Thermal Transport Beyond the Quasiparticle Approximation: Nontrivial Spectral Competition between Three- and Four-Phonon Interactions},
author = {Yi Xia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.12790},
year = {2025}
}