含点缺陷材料热导率的计算方法

Release date: 2023-11-15
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Source: 山东高等技术研究院
本文2020年刊登于《Material Today Physics. 12, 100177 (2020)》,高等院郭瑞强教授为论文第一作者,申请软件著作权一项。该研究成果不仅打破了对点缺陷-声子散射机理的传统认知,也为利用点缺陷调控材料热物性,特别是半导体掺杂元素的选择提供了重要指导。

理解点缺陷对声子的散射机理是利用点缺陷调控材料热物性的前提。开发了基于第一性原理计算的格林函数全矩阵方法,同时考虑原子质量差异和应力场变化引起的低阶和高阶扰动,从而可以准确计算点缺陷引起的声子散射率,进而结合玻尔兹曼输运方程能够准确预测含点缺陷材料的热导率。基于该方法发现:对于具有长程相互作用的材料,点缺陷对长波声子的散射由米氏散射主导;相对于瑞利散射,米氏散射的散射率具有较弱的频率依赖性,而且散射相函数表现出显著的各向异性。因此,米氏散射能够更强地散射长波声学声子(通常主导晶格热导率),从而有效降低热导率。

本文2020年刊登于《Material Today Physics. 12, 100177 (2020)》,高等院郭瑞强教授为论文第一作者,申请软件著作权一项。该研究成果不仅打破了对点缺陷-声子散射机理的传统认知,也为利用点缺陷调控材料热物性,特别是半导体掺杂元素的选择提供了重要指导。