前沿|四声子相互作用对高温相硒化亚锡声子热导率及平均自由程的影响

高温相硒化亚锡（SnSe）具备超低本征热导率与高功率因子，近期大量文章报道了通过实验手段获得高热电优值的硒化亚锡，在热电与清洁能源应用上具有极大的潜力。

近日，刘德欢教授等人（杨荣贵教授团队）在著名学术期刊Applied Physics Letters 发表了题为：四声子相互作用对高温相硒化亚锡声子热导率及平均自由程的影响的研究论文。该论文被主编选为Editor's Pick文章。

该工作基于第一性原理计算及求解线性化波尔兹曼方程，逐模地研究高温相硒化亚锡声子的输运性质，为理解硒硒化亚的高热电优值与后续的纳米结构工程优化提供了理论基础。重要结果如下：（1）考虑有限温度引起的晶格非谐性，克服基态密度泛函理论导致的热不稳定性，获得准确的高温相硒化亚锡声子谱；（2）发现四声子耦合会使得面内及面外热导率额外下降38%及19%，其中以再分布过程所贡献的热阻最为显着，得到的晶格热导率与实验值更加稳合；（3）发现材料的特征尺寸约在10纳米时，可以最大限度降低晶格热导率而不影响功率因子，为使用纳米结构工程优化硒化亚锡的热电优值提供理论上的依据。

论文第一作者为华中科技大学能源学院硕士毕业生周文江；通讯作者为刘德欢教授、宋柏教授和杨荣贵教授。