LiZnAs和ScAgC半赫斯勒热电材料中显著的第一性原理电子-声子耦合效应
材料科学
2026-04-07 v2 介观与纳米尺度物理
其他凝聚态物理
强关联电子
应用物理
摘要
半赫斯勒（hH）化合物因其有利的塞贝克系数和电导率目前被视为有前景的热电（TE）材料。因此，对这些性质的准确估计非常可取，需要对决定输运的微观机制有详细的理解。为了实现此类估计，我们对LiZnAs和ScAgC中限制载流子输运的主要因素之一——即电子-声子（e-ph）相互作用——进行了全面的第一性原理计算。我们的研究首先考察它们的电子和声子色散，然后研究温度引起的电子态重整化。然后我们在多种弛豫时间近似（RTA）下求解玻尔兹曼输运方程（BTE）以评估载流子输运性质。在e-ph耦合框架下，使用线性化自能和动量RTA（SERTA和MRTA）以及精确或迭代BTE（IBTE）解对声子限制的电子和空穴迁移率进行比较评估。TE性能的电输运系数也在常RTA（CRTA）、SERTA和MRTA方案下进行比较分析。由声子-声子相互作用决定的晶格热导率通过纳米结构化技术进一步降低。体材料LiZnAs（ScAgC）化合物在MRTA方案下，在900 K时以电子掺杂浓度10（10）cm达到最高的优值系数（zT）1.05（0.78）。该值对于20 nm纳米结构化样品显著增加到1.53（1.0）。通过本征存在的声子诱导电子散射效应结合晶界工程实现的显著高zT，为发现高效准确的下一代hH TE开辟了有前景的路径。
引用
@article{arxiv.2506.13675,
title = {Significant first-principles electron-phonon coupling effects in the LiZnAs and ScAgC half-Heusler thermoelectrics},
author = {Vinod Kumar Solet and Sudhir K. Pandey},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.13675},
year = {2026}
}
备注
Accepted manuscript in Phys. Rev. B