无谐振子材料热传导的模式耦合公式
材料科学
2025-01-31 v2
摘要
温度依赖的声子是介于力常数之间的推广量，已被广泛用于计算材料的热传导。然而，对于超出谐波近似和扰动理论的无谐振子晶体的热导率，仍缺乏对这种组合方式的形式化依据。在本工作中，我们基于无谐振子晶体的模式耦合理论，推导了晶体的热传导理论。我们从Green-Kubo公式出发，构建了基于系统动力学响应函数（或谱函数）的热导张量。我们的计算结果既包含了热流的对角和非对角贡献，也考虑了是否包含集体效应。我们将该理论实现于TDEP软件包中，并引入了蒙特卡洛方案来计算由于三阶和四阶相互作用引起的声子散射，显著降低了计算成本，首次实现了此类计算的完全收敛。我们将该方法应用于各类无谐振子和热导率的体系，以展示其普适性。这些应用突显了超越谐波阶的声子再规范化及其相互作用的重要性。总体而言，我们的工作促进了对无谐振子晶体热导率的理解，提供了一种理论上稳健的框架，用于预测复杂材料中的热传导。
引用
@article{arxiv.2411.14949,
title = {Mode-coupling formulation of heat transport in anharmonic materials},
author = {Aloïs Castellano and J. P. Alvarinhas Batista and Olle Hellman and Matthieu J. Verstraete},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.14949},
year = {2025}
}