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(纯计算)加州大学圣塔芭芭拉分校J. Am. Chem. Soc.: 反键价带半导体的晶格动力学和热输运

时间：2023-08-15 来源： 浏览：

(纯计算)加州大学圣塔芭芭拉分校J. Am. Chem. Soc.: 反键价带半导体的晶格动力学和热输运

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2023年8月11日，J. Am. Chem. Soc.在线发表了加州大学圣塔芭芭拉分校Liao Bolin 课题组的研究论文，题目为《 Lattice Dynamics and Thermal Transport in Semiconductors with Anti-Bonding Valence Bands 》。

实现高热电性能需要有效地控制热导率，并从根本上理解 晶体固体 中声子传输的微观机制。 热输运 的主要挑战之一是实现超低晶格热导率 。在此研究中，作者使用最高占据价带的反键特性作为一种 有效描述符来 发现具有超低热导率的新材料。首先研究了模型体系 PbTe和CsPbB r 3 中 的反键价带（ABVBs）与低晶格热导率之间的关系。然后，在 Materials Project 数据库中进行高通量搜索，并 确定了600多种实验稳定的二元半导体，其价带都具有 反键特征 。从候选 名单 中，对XS家族中的化学键和热输运进行了全面分析，其中X = K、Rb和Cs为碱金属。尽管结构简单，但这些材料 在室温下都表现出小于1 W/(m K)的超低 热导率，将其 归因于它们的ABVBs导致较弱的 键 和增加的声子非谐性 。这项研究结果为理解晶体中的晶格动力学提供了化学直觉，并为寻找具有本征低晶格热导率的材料开辟了一个方便的场所。

图1  反键态和反键价带示意图

图2 反键价带对PbTe热输运的影响

图3 CsPb B r 3 中的反键价带及其对声子的影响

图4 KS中的反键价带

图5  KS的热输运性质

【 论文链接 】
Yuan, J., Chen, Y. & Liao, B. Lattice Dynamic s and Thermal Transport in Semiconductors with Anti-B onding  Vale nce Bands . J. Am. Chem. Soc. , 2023 . https://doi.org/10.1021/jacs.3c05091

【其他相关文献】

[1] Ma, H., Li, C., Ma, Y. et al. Supercompliant and soft (CH 3 NH 3 ) 3 Bi 2 I 9 crystal with ultralow thermal conductivity. Phys. Rev. Lett ., 2019 , 123, 155901. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.155901
[2]  Lee, S., Esfarjani, K., Luo, T. et al. Resonant bonding leads to low lattice thermal conductivity. Nat. Commun ., 2014 , 5, 3525. https://doi.org/10.1038/ncomms4525

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