基于第一性原理分子动力学的填充方钴矿热输运性质及微观过程的研究

• 作者: 席丽丽 张文清 杨宏亮 杨炯 王彦成 邱吴劼
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 填充方钴矿 有限温度 原子关联性 超出三声子
• 年，卷（期）: 2018,（1）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:结构、力学和热学性质
• 页码范围: 257-267
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.67.20171406

摘要

对于重要热电材料之一的填充方钴矿材料,其低热导率的成因存在两种观点:1)填充原子的局域振动引起共振散射降低热导率;2)填充原子的引入加强了三声子倒逆过程来降低热导率.本文采用含有限温度效应的第一性原理分子动力学方法模拟了YbFe4 Sb12的动力学过程,并通过温度相关有效势场方法得到了充分包含非线性作用的等效非谐力常数,研究了微扰近似下的声子输运性质.结果显示,在填充原子振动全部参与三声子倒逆散射过程的近似下,相比于纯方钴矿体系,声子寿命大幅地降低,填充原子的振动是热阻的重要来源.但即便如此,理论计算结果与实验的晶格热导率之间仍存在明显偏离.不同填充原子振动之间的较弱关联性质也揭示其明显偏离经典的声子图像,表现为一种强烈的局域特征振动模式,并以此散射其他晶格声子,因而对热阻的贡献也超出了传统三声子的理论框架.通过将填充原子Yb振动模式的寿命进行共振散射形式的修正,可以使晶格热导率与实验结果符合较好.以上结果表明,YbFe4 Sb12的低晶格热导率是由声子间相互作用以及具有局域振动特征的共振散射两方面因素导致.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	杨炯	上海大学材料基因组工程研究院	6	7	2.0	2.0
2	席丽丽	上海大学材料基因组工程研究院	3	2	1.0	1.0
3	邱吴劼	中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室	3	5	2.0	2.0
4	王彦成	中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室	1	2	1.0	1.0
8	杨宏亮	中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室	1	2	1.0	1.0
12	张文清		1	2	1.0	1.0