二维氧化磷烯的低晶格热导率
材料科学
2019-05-21 v2
摘要
对声子输运机制的基元理解对于优化热电器件效率十分重要。在本研究中，我们通过基于第一性原理密度泛函理论求解声子玻尔兹曼输运方程，研究了称为氧化磷烯(PO)的磷烯氧化形式的输运性质。我们揭示PO表现出比其原始对应物以及其他二维材料低得多的热导率（2.42-7.08 W/mK，300 K时）。为理解此种低热导率的物理起源，我们通过评估包括Gruneisen参数、非谐三声子散射率、三声子散射过程相空间在内的各种模式依赖量，审视了各声子支对热导率的贡献。我们的结果表明，PO的柔性褶皱结构导致较小的声速；其破缺的镜面对称性允许更多ZA声子散射；且PO中悬垂氧原子的相对自由振动引起额外散射，进一步降低声子寿命。这些结果可由PO比磷烯具有更大三声子过程相空间的事实所证实。此外我们表明，PO的热导率可通过控制其尺寸或声子平均自由程来优化，表明PO可作为低维热电器件的有前途候选者。
引用
@article{arxiv.1811.04612,
title = {Low Lattice Thermal Conductivity of a Two-Dimensional Phosphorene Oxide},
author = {Seungjun Lee and Seoung-Hun Kang and Young-Kyun Kwon},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.04612},
year = {2019}
}
备注
11 pages, 7 figures