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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 125 毫秒
1.
Mo2C是构建Mxene基器件的重要材料之一,对Mo2C二维材料声子输运的理解非常必要.文章结合第一性原理方法和声子玻尔兹曼输运方程,研究了二维Mo2C材料的晶格热导率.研究表明,室温下二维Mo2C导热系数非常低,其锯齿方向和扶手椅方向的晶格热导率分别为7.20和5.04 W/mK.计算了声学振动和光学振动模式对晶格热导率的贡献,揭示总热导率主要由面内声学横波的振动模式所贡献.还进一步计算了声子群速度、声子弛豫时间、三声子散射空间和模式格林艾森参数,发现二维Mo2C中的声子群速度和声子弛豫时间对晶格传输有重要的影响.  相似文献   

2.
利用第一性原理与半经典玻尔兹曼方程,计算并分析β型锑烯的声子色散、声子群速度、声子弛豫时间、晶格热导率及不同温度下的塞贝克系数、电导率和电子热导率随化学势的变化;结果表明:β型锑烯由于非平面六角结构,三支声学声子在Γ点附近均呈线性变化;声学声子对整个晶格热导率的贡献高达96.68%,而光学声子仅仅占到3.32%;由于较大的声光带隙(a-o gap)导致LA支在声子群速度和弛豫时间中占据主导地位,从而增大了LA支声子对整个热导的贡献;热电优值随温度的升高而增大,在费米面附近其绝对值最大可达0.275.  相似文献   

3.
鲍华 《物理学报》2013,62(18):186302-186302
用一种非简谐晶格动力学方法, 使用相互作用势作为惟一的输入参数, 准确地计算了固体氩的各个声子的频率和弛豫时间. 并将这些结果进一步和玻尔兹曼输运方程相结合, 预测了固体氩从10 K 到80 K 区间的热导率, 并得到了与实验值非常符合的结果. 分析了运用非简谐晶格动力学方法进行数值计算过程中的各个相关的计算参数, 包括布里渊区中倒格子矢量的选取, δ 函数的展宽的选择等对热导率和声子弛豫时间预测结果的影响. 通过对各个声子模式对热导率贡献的分析, 发现随着温度升高, 高频声子对于热导率的贡献率也逐渐变大, 结果和理论预测完全一致. 关键词: 热导率 固体氩 非简谐晶格动力学 声子  相似文献   

4.
采用基于玻尔兹曼输运方程的第一性原理计算方法深入研究了硼基Ⅲ-Ⅴ化合物的热导率性质,与Ⅳ族和Ⅲ-Ⅴ族半导体进行对比,发现砷化硼的高热导率主要来源于硼基Ⅲ-Ⅴ化合物中声学支和光学支之间存在一个很大的频率带隙,导致两个声学声子的能量要小于一个光学声子的能量,无法满足三声子散射的能量守恒要求,严重遏制了三声子散射几率.金刚石的高热导率主要来自其拥有极大的声学声子群速度.磷化硼虽然也拥有较大的声学声子群速度,但是其频率带隙比较小,无法有效遏制三声子散射,所以磷化硼的热导率小于砷化硼;尽管锑化硼的频率带隙与砷化硼相当,但是由于其拥有较小的声学声子群速度和较大的耦合矩阵元,导致锑化硼的热导率低于砷化硼.该研究为设计高热导率半导体材料提供了新的认识.  相似文献   

5.
考虑空间尺度对声子群速度的影响,采用Callaway热导率模型计算了单晶硅纳米线的晶格热导率,讨论了三声子Umklapp过程、电子-声子散射、缺陷-声子散射以及边界-声子散射对热导率的影响.结果表明,纳米线的热导率比体材料小一个数量级,与不考虑受限声子群速度的结果相比,和实验符合得更好.另外,边界散射使得高温区的热导率体现出与温度几乎无关的特性.  相似文献   

6.
王彦成  邱吴劼  杨宏亮  席丽丽  杨炯  张文清 《物理学报》2018,67(1):16301-016301
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YbFe_4Sb_(12)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,YbFe_4Sb_(12)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.  相似文献   

7.
《物理》2021,(2)
正近日,南方科技大学物理系教授何佳清团队在具有极低晶格热导率的AgCrSe2材料中的热输运机理研究方面取得重要进展。团队基于多体微扰理论,系统地研究了具有赝二维层状结构AgCrSe2在低温至室温下的非谐晶格动力学,发现该材料中由Ag原子的四阶非谐相互作用以及横波声学支的平坦能量色散关系所诱发的独特的四声子费米共振行为。进一步计算表明,  相似文献   

8.
单层Ge2X4S2(X=P, As)是最近预测的一种二维层状材料,它们不仅拥有高的光吸收系数,同时还有较高的载流子迁移率,这意味着它们在光电和热电领域可能有较好的应用前景.本文通过第一性原理和玻尔兹曼输运理论系统地研究了这两种材料的热电性质.结果表明,单层Ge2P4S2和Ge2As4S2在室温下展现较低的晶格热导率,沿armchair方向分别为3.93 W·m-1·K-1和3.19 W·m-1·K-1, zigzag方向分别为4.38 W·m-1·K-1和3.79 W·m-1·K-1,这主要是由低的声子群速度、大的格林艾森参数以及小的声子弛豫时间造成的.基于HSE06泛函计算出的能带结构表明单层Ge2  相似文献   

9.
本研究采用非平衡分子动力学方法对用Rectangle Carpet(RC)和Sierpinski Carpet(SC)分形结构布局的同位素掺杂石墨烯的热导率进行系统研究。研究表明,RC和SC结构的热导率均随分形数(m)的增加先减小后略微升高,且SC结构的热导率要低于RC结构的热导率。同时,我们通过计算声子谱、声子群速度、声子参与比和声子态密度来分析原始石墨烯、m=3的RC结构(RC3)和m=3的SC结构(SC3)结构中的声子行为。在全声子频率区域内,原始石墨烯、RC3和SC3结构的平均声子群速度和平均声子参与比分别为3.47 km·s-1,0.98;2.77 km·s-1,0.62和2.34km·s-1,0.61。结果显示,与原始结构和RC结构相比,SC结构中有更多的声子模被局域化,导致更低的声子群速度和较强的声子散射,进而可以抑制声子的热输运。  相似文献   

10.
崔世民  蔡建华 《物理学报》1990,39(4):580-590
本文研究了二维费密液体的输运性质和声传播特性,得到了扩散系数、粘滞系数和热导率的微观表达式以及零声和第一声的有关结果。通过对碰撞积分的讨论,认为须用一系列弛豫时间参数来描述二维液体,这与在三维情形可用一个唯象参数来描述不同。 关键词:  相似文献   

11.
利用声子的波动性,在纳米线表面引入共振结构,可以有效阻碍声子输运.为进一步优化共振结构,本文基于平衡态分子动力学(EMD)方法,研究表面共振圆环结构的高度和宽度对Si纳米线热输运性质的影响.结果表明:随着共振圆环高度的增加,Si纳米线的热导率逐渐减小,最大减幅可达61.9%.当高度达到2nm以后,热导率基本不再变化.共振圆环宽度则对热导率的影响较小.声子色散关系中出现的平带,证实了共振圆环引起的声子共振效应;最低共振频率的变化说明了共振圆环中的声子波长决定了共振圆环高度对纳米线热导率的最大影响程度.研究进一步发现,随着共振圆环高度的增加,声学支声子对热导率贡献的比重变小.本文研究结果对高效热电材料和隔热材料的微纳结构设计提供了一种新的思路.  相似文献   

12.
A theoretical analysis of the cross-plane lattice thermal conduction in graphite is performed by using first-principles calculations and in the single-mode relaxation time approximation. The out-of-plane phonon acoustic mode ZA and optical mode ZO have almost 80% and 20% of contributions to cross-plane heat transfer, respectively. However, these two branches have a small part of total specific heat above 300 K. Phonons in the central 16% of Brillouin zone contribute80% of cross-plane transport. If the group velocity angle with respect to the graphite layer normal is less than 30?, then the contribution is 50% at 300 K. The ZA phonons with long cross-plane mean free path are focused in the cross-plane direction, and the largest mean free path is on the order of several micrometers at room temperature. The average value of cross-plane mean free path at 300 K is 112 nm for ZA phonons with group velocity angle with respect to the layer normal being less than 15?. The average value is dropped to 15 nm when phonons of all branches in the whole Brillouin zone are taken into account, which happens because most phonons have small or even no contributions.  相似文献   

13.
The thermal conductivity of the antiferromagnet Nd2CuO4 was measured down to 50 mK. Using the spin-flop transition to switch on and off the acoustic Nd magnons, we can reliably separate the magnon and phonon contributions to heat transport. We find that magnons travel ballistically below 0.5 K, with a thermal conductivity growing as T3, from which we extract their velocity. We show that the rate of scattering of acoustic magnons by phonons grows as T3, and the scattering of phonons by magnons peaks at twice the average Nd magnon frequency.  相似文献   

14.
《Physics letters. A》2020,384(25):126457
The flat hexagonal borophene oxide (B2O) has the highest Li storage capacity among existing two-dimensional materials. Thermal conductivity is an important parameter for the safety of Li-ion batteries. We investigate the lattice thermal conductivity of B2O by solving phonon Boltzmann transport equation combined with the first-principles calculations. We found that the relaxation time approximation remarkably underestimate the thermal conductivity (κ) of monolayer B2O, revealing phonon hydrodynamics characteristic. The κ of B2O from the exact solution of Boltzmann transport equation is 53 W m−1 K−1 and 130 W m−1 K−1 along armchair-direction and zigzag-direction at 300 K, respectively. B2O exhibits strong thermal transport anisotropy due to anisotropic phonon group velocity, obviously larger than that of other borophene allotropes. At room temperature, the phonon mean free path of B2O is about 231 nm and 49 nm along armchair-direction and zigzag-direction, respectively. The highly anisotropic thermal conductivity of B2O offers new possibilities for its applications in thermal management.  相似文献   

15.
16.
The percentage contribution of the peripheral phonons towards the total phonon conductivity of P-doped Ge has been studied with the help of the Ziman expression of the electron-phonon scattering relaxation rate and the Callaway integral of the lattice thermal conductivity. It is found that the percentage contribution of the peripheral phonons increases with the increase of temperature. The entire study is limited to the temperature range 1–5 K.  相似文献   

17.
We report heat dissipation times in semiconductor nanocrystals of CdSe. Specifically, a previously unresolved, subnanosecond decay component in the low-temperature photoluminescence decay dynamics exhibits longer decay lifetimes (tens to hundreds of picoseconds) for larger nanocrystals as well as a size-independent, ~25-meV spectral shift. We attribute the fast relaxation to transient phonon-mediated relaxation arising from nonequilibrium acoustic phonons. Following acoustic phonon dissipation, the dark exciton state recombines more slowly via LO-phonon assistance resulting in the observed spectral shift. The measured relaxation time scales agree with classical calculations of thermal diffusion, indicating that interfacial thermal conductivity does not limit thermal transport in these semiconductor nanocrystal dispersions.  相似文献   

18.
The effective thermal conductivity of nanofilms is size dependent due to the diffusive–ballistic transport of phonons. In this paper, we investigate the cross-plane phonon transport from the viewpoint of the phonon Boltzmann equation. A predictive model for the size dependent thermal conductivity is proposed and agrees well with the results of molecular dynamics simulation for silicon nanofilms. The ballistic transport has different effects on the heat conduction in the in-plane or cross-plane directions, which causes the anisotropy of thermal conductivity of nanofilms. Such anisotropy is also size dependent and vanishes with the increase of film thickness.  相似文献   

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