带缺陷的铈氮材料中的热力学传递：点缺陷、无谐性与电子贡献的影响
材料科学
2026-05-19 v1
摘要
研究了点缺陷对铈氮(UN)中热力学传递的影响。利用机器学习势能(MLIP)结合Green-Kubo(GK)和正规模式分析(NMA)方法，在300-1500 K范围内进行了研究。在原质UN中，温度依赖的晶格热导率计算表明，四声子散射是准确捕捉高温无谐声子传输的关键因素，这一结论通过包括三声子和四声子过程的GK与ShengBTE计算之间的良好一致性得以证实。在具有缺陷的系统中，所有类型的点缺陷均在低温显著降低热导率。模式解析分析进一步表明，空位缺陷由于更强的局部应变效应，引入新的声子态。值得注意的是，铈空位导致整个声子谱上强劲的缺陷-声子散射，而其他点缺陷则引起更具选择性的散射，某些声学模态甚至表现出降低的声子散射。对于I-U，光学热导率贡献几乎保持不变，但对于原质UN和其他缺陷类型，光学热导率随温度升高而降低。考虑到电子-声子耦合及估计的电子贡献后，总热导率在原质系统中与实验结果高度一致，电子贡献在600 K以上主导热力学传递。此外，引入缺陷-电子散射模型后发现：(i)总导率降低程度依I-U、VU、IN、VN的顺序降序；(ii)在具有缺陷的系统中，电子-声子耦合变得微不足道。这些结果为理解UN中缺陷依赖的热力学传递提供了统一的解释。
引用
@article{arxiv.2605.17726,
title = {Thermal Transport in Defective Uranium Nitride: Effects of Point Defects, Anharmonicity, and Electronic Contributions},
author = {Beihan Chen and Marat Khafizov and Zilong Hua and David H. Hurley and Miaomiao Jin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.17726},
year = {2026}
}