SbAs单层的晶格热导率低于As或Sb单层：一项第一性原理研究

VA族元素（As、Sb、Bi）单层半导体的声子输运已在理论上被广泛研究，其中Sb单层（antimonene）最近已被合成。本工作中，结合第一性原理计算和线性化声子玻尔兹曼方程研究了SbAs单层的声子输运。发现SbAs单层的晶格热导率低于As和Sb单层两者，相应的面热导在室温下为28.8 $\mathrm{W K^{-1}}$。计算结果表明，SbAs单层的群速度介于As和Sb单层之间，但SbAs的声子寿命小于As和Sb单层两者。因此，SbAs单层中的低晶格热导率归因于极小的声子寿命。出乎意料的是，ZA支对总热导率的贡献非常小，仅2.4%，这显然不同于As和Sb单层中贡献很大的情况。这可以用SbAs单层ZA支的极小声子寿命来解释。从Sb到As原子的大电荷转移导致强极化共价键，不同于As或Sb单层。SbAs单层的强极化共价键能诱导比As或Sb单层更强的声子非谐性，从而导致更低的晶格热导率。研究发现同位素散射产生可忽略的影响，且特征长度小于30 nm时的晶格热导率可下降约47%。这些结果可为通过多元素混合调控晶格热导率以用于热管理和热电应用提供视角，并激励进一步的实验努力来合成单层SbAs。