熱電材料是凝聚態(tài)物理和能源材料領(lǐng)域的前沿研究方向，并且在能源轉(zhuǎn)換與利用領(lǐng)域，熱電材料因能夠?qū)U熱直接轉(zhuǎn)化為電能，被視為推動(dòng)可持續(xù)能源發(fā)展的重要技術(shù)。衡量其性能的關(guān)鍵參數(shù)——熱電優(yōu)值（ZT），由塞貝克系數(shù)、電導(dǎo)率以及熱導(dǎo)率之間的復(fù)雜耦合關(guān)系共同決定。而在眾多影響因素中，如何有效降低晶格熱導(dǎo)率，被普遍認(rèn)為是提升熱電性能的核心突破口。
近期，煙臺(tái)大學(xué)物理與電子信息學(xué)院戴振宏教授、趙銀昌教授課題組在半惠斯勒（half-Heusler）化合物、111型Zintl相化合物、122型Zintl相化合物的熱電性質(zhì)研究領(lǐng)域均取得了重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)通基于第一性原理計(jì)算，通過(guò)引入考慮聲子自能對(duì)聲子能量的一階和二階修正項(xiàng)的自洽聲子理論結(jié)合壓縮感知技術(shù)求解聲子玻爾茲曼輸運(yùn)方程，得到與可用實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果高度吻合的晶格熱導(dǎo)率，同時(shí)理論預(yù)測(cè)出一系列同種結(jié)構(gòu)化合物的本征晶格熱導(dǎo)率，得到了適用于廢熱回收應(yīng)用的高熱電優(yōu)值。同時(shí)，他們揭示了原子質(zhì)量與原子間鍵合協(xié)同產(chǎn)生的Rattling振動(dòng)模式、具有獨(dú)特分級(jí)特性的聲子色散和聲子帶隙對(duì)聲子壽命以及晶格熱導(dǎo)率的決定性影響機(jī)制；提出了無(wú)重原子體系中強(qiáng)自旋軌道耦合效應(yīng)影響材料電子輸運(yùn)性能的非傳統(tǒng)觀(guān)念，為高性能熱電材料的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了新的理論方向。
受到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和山東省自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目的資助的半惠斯勒結(jié)構(gòu)熱電性質(zhì)研究成果“Unconventional lattice thermal transport and high thermoelectric performance in eight alkali-metal half-Heusler compounds AMgX (A = Li, Na, K, Rb; X = As, Sb, Bi)”發(fā)表于自然指數(shù)期刊《Physical Review B》，論文第一作者為2023級(jí)碩士研究生呂龍超；111型Zintl相化合物研究“Rattling-driven low thermal conductivity in CsCaX(X= Bi,P) and anomalous optical phonon dominance in CsCaP”發(fā)表于《Physical Review Applied》，論文第一作者為2023級(jí)碩士研究生梁玉豐；122型Zintl相化合物研究“Revisiting thermoelectric transport in 122 Zintl phases: Anharmonic phonon renormalization and phonon localization effects”發(fā)表于《Materials Today Physics》（五年影響因子10），論文第一作者為2023級(jí)碩士研究生王振國(guó)。
文章信息：
文章作者：Longchao Lv（呂龍超）, Yinchang Zhao（趙銀昌）, Jun Ni（倪軍）, and Zhenhong Dai（戴振宏）
文章題目：Unconventional lattice thermal transport and high thermoelectric performance in eight alkali-metal half-Heusler compounds AMgX (A = Li, Na, K, Rb; X = As, Sb, Bi)
文章DOI：10.1103/b2m3-vhpk
鏈接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/b2m3-vhpk
文章作者：Yufeng Liang（梁玉豐）, Yinchang Zhao（趙銀昌）, Xichang Wang （王喜昌）, Jun Ni（倪軍）, and Zhenhong Dai（戴振宏）
文章題目：Rattling-driven low thermal conductivity in CsCaX (X = Bi, P) and anomalous optical phonon dominance in CsCaP
文章DOI：https://doi.org/10.1103/dby1-kn78
鏈接：https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/dby1-kn78
文章作者：Zhenguo Wang（王振國(guó)）, Yinchang Zhao（趙銀昌）, Jun Ni（倪軍）, and Zhenhong Dai（戴振宏）
文章題目：Revisiting thermoelectric transport in 122 Zintl phases: Anharmonic phonon renormalization and phonon localization effects
文章DOI：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2025.101979
鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542529325003359
八種半惠斯勒化合物中高ZT的物理起源
122型Zintl相化合物熱電性能機(jī)制
來(lái)稿時(shí)間：12月24日 審核：劉俞斌 責(zé)任編輯：劉運(yùn)正
