熱電能之間的轉換應用迫切需要對高性能熱電材料的探索，但好的熱電材料往往具有較強的晶格非諧性，因此需要對高階非諧性進行處理。同時，在研究塞貝克系數和電導率時，考慮各種散射機制也對提高計算結果至關重要。
近期，煙臺大學物理與電子信息學院的材料模擬與設計團隊聯合清華大學在堿鏑化合物的熱電性能研究中取得了重要進展。他們采用第一性原理計算結合自洽聲子理論、壓縮感知晶格動力學和玻爾茲曼傳輸方程的先進方案，研究了四種堿鏑化合物的晶格動力學、輸運性質和熱電性能。通過分析聲子頻率的四階非諧重整化以及四聲子散射，詳細探討了這四種材料晶格熱導率背后的微觀機制，揭示了非諧性對熱輸運性質的顯著影響。他們還觀察到一個反常現象：在400 K以上，Rb3Sb的晶格熱導率κL低于Cs3Sb，經過分析發現這主要是因為Rb3Sb的散射速率較大。最后通過考慮各種散射機制，得到了合理的電子弛豫時間和電子輸運性質。由于p型M3Sb在導帶底處具有較大的電子色散帶，因此具有較高的電子遷移率。由于低的晶格熱導率κL和良好的功率因數(PF)，這四種p型堿銻化合物表現出優異的熱電性能。
該成果以“Influence of anharmonicity on the thermoelectric properties of alkali antimonide compounds M3Sb (M = Na, K, Rb, Cs)”為題發表在美國物理學會(American Physical Society, APS)旗下的一個著名學術期刊《Physical Review Applied》上。我校2022級碩士研究生劉培培為論文第一作者，趙銀昌教授和戴振宏教授為通訊作者，煙臺大學是第一單位。該工作受到了國家自然科學基金項目和山東省自然科學基金重大基礎研究項目的資助。
文章信息：
文章作者：Peipei Liu（劉培培）, Yinchang Zhao（趙銀昌）, Jun Ni（倪軍）, and Zhenhong Dai（戴振宏）
文章題目：Influence of anharmonicity on the thermoelectric properties of alkali antimonide compounds M3Sb (M = Na, K, Rb, Cs)
文章DOI：https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.22.034049
鏈接：Phys. Rev. Applied 22, 034049 (2024) - Influence of anharmonicity on the thermoelectric properties of alkali antimonide compounds ${M}_{3}\mathrm{Sb}$ ($M$ = $\mathrm{Na}$, $\mathrm{K}$, $\mathrm{Rb}$, $\mathrm{Cs}$) (aps.org)
來稿時間：10月8日 審核：劉希斌 責任編輯：徐揚
