将简单结构晶体的热导率推至其下限
材料科学
2023-10-04 v1
摘要
低热导率材料通常具有复杂的晶体结构。本文中，我们通过实验发现简单晶体结构材料 AgTlI2（I4/mcm）在室温下具有极低的热导率 0.25 W/mK。为理解这一反常现象，我们基于第一性原理分子动力学模拟和非谐晶格动力学开展了深入理论研究。我们发现独特的原子排列与弱化学键为 Ag 原子的强振荡提供了宽松环境，导致显著的 rattling 行为与巨大的晶格非谐性。该特征也通过单晶衍射的实验概率密度函数精修得到验证。特别强的非谐性打破了传统的声子气体模型，使得 AgTlI2 在 300 K 下出现不可忽略的波动类声子行为。有趣的是，与许多强非谐材料中小传播热导率常伴随大扩散热导率不同，基于热输运统一理论，我们发现 AgTlI2 中异常共存了超低传播与扩散热导率。本研究强调了简单晶体结构在实现低热导率方面的潜力，并鼓励进一步实验研究以丰富具有超低导热率的材料家族。
引用
@article{arxiv.2310.01838,
title = {Pushing thermal conductivity to its lower limit in crystals with simple structures},
author = {Zezhu Zeng and Xingchen Shen and Ruihuan Cheng and Olivier Perez and Niuchang Ouyang and Zheyong Fan and Pierric Lemoine and Bernard Raveau and Emmanuel Guilmeau and Yue Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.01838},
year = {2023}
}
备注
6 pages 4 figures