超低的晶格导热率和高热电性能在受性声保护的异构结构中

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 由于高电子性质和低热导率,异构结构对能源应用具有前景.
• 由六角对称性保护的基拉尔声子,对于2D材料中超低的晶格导热率至关重要.
• 目前的理解依赖于三倍旋转对称,驱动循环极化性声子以减少热阻.

研究的目的:

• 确定一种创新的机制,以保持声子性并最大限度地减少六边形相MSe2 (M = Mo,W) 和它们的异构结构中的晶格导热性.
• 调查音声选择规则和无声散射在抑制热传输中的作用.
• 通过解决理论计算中的差异,准确估计运营商的流动性.

主要方法:

• 第一原则计算.第一原则计算.
• 博尔兹曼运输方程的解.
• 应用各种热传输理论.
• 纳入弗雷利希相互作用以考虑载体移动性估计中的纵向光学声子.

主要成果:

• 确定了一种创新的机制,可以保持声子性并增强无声散射,特别是在长波长.
• 观察到的诸如膜效应,声子杂交,分支和结合等现象显著抑制了热传输.
• 在MoSe2/WSe2中达到2.83W m-1 K-1的低晶格导热率 (κl),在MoSeTe/WSeTe异构中达到0.5W m-1 K-1的超低 κl.
• 通过包括弗罗利希相互作用来解决和纠正运载体移动性计算中的不一致性,使用变形电位理论.

结论:

• 这项研究通过打破晶体反向对称性,成功地利用了内在的性声特性.
• 为合理设计具有最小导热性的低维热电材料提供了关键的见解.
• 鉴定出来的机制为开发高效的热电器件提供了一条新的途径.