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二维Nb2C的奇异电子-声子散射及其诱导的晶格热导下降
发布:Iron_MAN10   时间:2019/8/7 10:33:20   阅读:241 
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在大多数材料中,电子声子散射(e-p)远远弱于声子-声子(p-p)散射,并且电子-声子散射的强度通常正比于电子-声子耦合强度。北京航空航天大学孙志梅教授课题组报导了在二维Nb2C中发现的伴随着弱电子-声子耦合的强电子-声子散射现象,这种强的电子-声子散射导致了晶格热导率的显著下降。

声子输运性质对电子器件有深远的影响。晶格热导率是用来表征声子输运的物理量,并通常由电子-声子散射和声子-声子散射决定。先前,在通过第一性原理计算晶格热导率时不考虑电子-声子散射。但是最近,很多文章报导了电子-声子散射对声子输运有不同程度的影响。因此电子-声子的性质成为计算晶格热导率必须考虑的要素。理论上强的电子-声子容易发生在二维的金属中,原因之一是此时费米能级附近存在足够多的电子态。由于实验发现了二维金属性的Nb2C具有良好的光热转换性质,因此猜想Nb2C很可能存在较强的电子-声子散射现象。孙志梅教授课题组利用第一性原理计算了二维Nb2C的电子-声子、声子-声子散射性质以及晶格热导率,发现虽然Nb2C的电子-声子耦合强度比较弱,但其依然具有较强的电子-声子散射。为了解释这种现象,计算了高对称线上的电子-声子散射(图1,声子线宽),并且发现费米能级附近的电子态能量差为声子能量本征值,其诱导了这种强电子-声子散射。此外,这种异常强度的电声散射也会导致晶格热导的大幅下降,如图 2所示。这为搜索低晶格热导材料提供了新思路。
 

图1. 高对称线上的声子线宽


图2. 不同温度下的晶格热导率

这一成果发表在Journal of the American Chemical Society 上,文章的第一作者是北京航空航天大学博士研究生黄永达。

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b01742):

Abnormally Strong Electron−Phonon Scattering Induced Unprecedented Reduction in Lattice Thermal Conductivity of Two-Dimensional Nb2C
Yongda Huang, Jian Zhou, Guanjie Wang, Zhimei Sun
J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 8503-8508, DOI: 10.1021/jacs.9b01742

导师介绍

孙志梅
https://www.x-mol.com/university/faculty/17196


来源:X-MOL
 
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