二维材料中异常强的四声子散射对低温热导率的影响
材料科学
2025-03-25 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
基于第一性原理从微扰理论预测晶格热导率 (TC) 已取得显著成功。通常，这些研究仅包含三声子 (3ph) 散射过程，直到最近才发现四声子 (4ph) 散射过程在多种材料的中高温下具有与 3ph 散射相当的影响。而 4ph 散射对低温 TC 的影响通常被认为微不足道。通过结合第一性原理计算、机器学习技术和玻尔兹曼输运方程 (BTE)，我们发现即使在 h-XN (X = B, Al, Ga) 等二维 (2D) 材料的低频范围内，也存在异常强的 4ph 过程，对低温 TC 产生了显著影响。这种强 4ph 过程源于二维材料的面外声学 (ZA) 声子模式。此外，我们发现通过改变 ZA 声子模式的色散可以有效调控 4ph 散射强度及 TC，而这可以通过应变工程轻松实现。本研究为二维材料中的低温声子输运及其调控提供了新见解。
引用
@article{arxiv.2312.16761,
title = {Unusually Strong Four-Phonon Scattering Effects on Low-Temperature Thermal Conductivity in Two-Dimensional Materials},
author = {H. F. Feng and B. Liu and Xin-Gao Gong and Zhi-Xin Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.16761},
year = {2025}
}
备注
5 figures