单层六方形硼氮化物的热导率：四声子散射与量子抽样效应
材料科学
2025-06-18 v1
摘要
单层六方形硼氮化物是典型的平面二维材料，已是众多对其卓越振动、光谱和输运性质进行研究的热点对象。该材料的晶格热导率仍相当不确定，理论与实验报告的值在218至1060 Wm⁻¹K⁻¹之间变异。其存在显著的温度演化，且对应变效应和同位素浓度敏感。虽然同位素散射的影响已被广泛研究且众所周知，但核量子效应和4-声子散射迄今为止被忽略。由于单层硼氮化物由轻元素组成，且其3-声子散射相位空间因镜面对称性受到限制，这些效应可能与同位素散射相当大，这将导致对该系统限制晶格热导率的基本过程的完全不同理解。在本工作中，我们使用经典方法和路径积分分子动力学，结合温度依赖有效势（Temperature Dependent Effective Potential）方法，计算包括同位素散射、3-声子散射、4-声子散射和核量子效应在内的温度依赖再规范化声子。我们展示了后两者对大温度范围内晶格热导率以及声子寿命的影响。总体而言，本工作为固体中晶格热导率的计算提供了稳健的框架，提供了定量的改进和物理理解，帮助解释文献中所见结果的多样性。
引用
@article{arxiv.2506.14547,
title = {Thermal Conductivity Of Monolayer Hexagonal Boron Nitride: Four-Phonon Scattering And Quantum Sampling Effects},
author = {José Pedro Alvarinhas Batista and Matthieu J. Verstraete and Aloïs Castellano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.14547},
year = {2025}
}