利用太赫兹时域光谱技术在BaPDMATHABMM Ga $_{16}$ Ge $_{30}$中探测到一系列红外激活光学声子.在1.15和1.80 THz处具有最低峰的电导率谱被识别为所谓的摇铃声子，即，超大十面体笼中具有$T_{1u}$对称性的客体离子Ba的光学模式$^{2+}(2)$。从这些模式的光谱的温度依赖性是完全一致的计算的基础上的一维非谐势模型，随着温度的降低，形状变得不对称尖锐与软化的重量转移到较低的频率。这些温度依赖性是由非等间距能级非简谐声子光激发的玻色因子决定的，而不考虑相互作用的影响。
英文摘要：
A series of infrared-active optical phonons have been detected in type-I clathrate Ba$_8$Ga$_{16}$Ge$_{30}$ by terahertz time-domain spectroscopy. The conductivity spectra with the lowest-lying peaks at 1.15 and 1.80 THz are identified with so-called rattling phonons, i.e., optical modes of the guest ion Ba$^{2+}(2)$ with $T_{1u}$ symmetry in the oversized tetrakaidecahedral cage. The temperature dependence of the spectra from these modes are totally consistent with calculations based on a one-dimensional anharmonic potential model that, with decreasing temperature, the shape becomes asymmetrically sharp associated with a softening for the weight to shift to lower frequency. These temperature dependences are determined, without any interaction effects, by the Bose-factor for optical excitations of anharmonic phonons with the nonequally spaced energy levels.
Optical conductivity spectra of the rattling phonons and charge carriers in type-VIII clathrate Ba$_8$Ga$_{16}$Sn$_{30}$
利用太赫兹时域光谱仪（0.2，-1，2.5，THz）研究了具有VIII型笼形结构的$n$型和$p$型BaPDMATHABMOGa $_{16}$ Sn $_{30}$（$α$-BGS）在296，K到6，K温度范围内的电导率谱.由载流子贡献的连续光谱在该频率范围内是色散的，并且还依赖于温度和载流子类型。考虑载流子多重散射的Drude-Smith模型很好地再现了这些数据。$n$型载流子的弛豫速率比$p$型材料中的弛豫速率更急剧地降低，这表明在$n$型材料中可能存在比在$p$型材料中更强的电子-声子相互作用。另一方面，在1.3 ′，THz和1.7 ′，THz处观察到的局域红外激活模，被认为是Ba $^{2+}$离子准中心振动的振动声子，随着温度的降低，以及在I型BGS和BGG（Ba $_8$ Ga $_{16}$ Ge $_{30}$）包合物中观察到的，变得柔软和宽阔。在$n$型中的软化比在$p$型中的软化小约30%，而线宽加宽几乎相同，与载流子类型无关。软化的差异进行了讨论的情况下，摇铃声子与载体的相互作用可以修改的非谐势的客体离子。本文还用与声学笼声子强杂化的振鸣声子系统的杂质散射模型讨论了低温下的反常展宽。
Phononic filter effect of rattling phonons in the thermoelectric clathrate Ba$_8$Ge$_{40+x}$Ni$_{6-x}$
良好热电材料的关键要求之一是低晶格热导率。在这里，我们提出了一个相结合的中子散射和理论研究的晶格动力学的第一型包合物系统Ba-Ge-Ni，满足这一要求。我们观察到的Ba客体原子的声子和声学声子的Ge-Ni主机结构的布里渊区的一个广泛的区域，这是在与孤立的Ba原子在Ge-Ni主机笼中经常采用的图片相反，强烈的杂交。它发生没有强烈的声学声子寿命的减少，这与通常假设的强非谐声子-声子散射过程相矛盾。在abintio密度泛函理论计算的框架内，我们解释这些杂交作为一个低通滤波器，防止声学声子的传播的一系列的一个ti交叉。为了突出这样的声子低通滤波器对热输运的影响，我们计算了声学声子对Ba $_8$ Ge $_{40}$ Ni $_{6}$的热导率的贡献，并将其与纯Ge和Ge $_{46}$空笼模型系统的热导率进行了比较。
Anomalous infrared spectra of hybridized phonons in type-I clathrate Ba$_8$Ga$_{16}$Ge$_{30}$
利用太赫兹时域光谱技术，详细研究了BaPDMATHABMM Ga $_{16}$ Ge $_{30}$笼形化合物中振动声子的光导谱.实验结果表明，Ba（2）$^{2+}$离子的最低振动模式由1.2 THz的洛伦兹尖峰叠加在1.0 THz附近低频区的宽尾上组成。随着温度的降低，声子峰的线宽出现了意想不到的增宽，同时声子峰的单调软化和尾结构的增强。这些观察到的异常进行了讨论的杂质散射的影响方面的杂化声子系统的嘎嘎声和声学声子。
Impact of Rattlers on Thermal Conductivity of a Thermoelectric Clathrate: A First-Principles Study
利用第一性原理晶格动力学方法研究了晶格振动对Ba $_{8}$ Ga $_{16}$ Ge $_{30}$晶格热导率的影响.比较声子性质的填充和空的笼形物，我们表明，摇铃造成10倍的声子的弛豫时间减少，通过增加声子-声子散射概率。相反的共振散射的情况下，在弛豫时间的减少发生在一个很宽的频率范围内，这是至关重要的解释异常低的热导率的笼形物。我们还发现，振子对声子群速度的影响是次要的，因为声子色散的平坦化只发生在有限的相空间中的布里渊区。
Quartic Anharmonicity of Rattlers and Its Effect on Lattice Thermal Conductivity of Clathrates from First Principles
基于\textit{ab initio}自洽声子计算，研究了四次非谐性在I型包合物Ba $_{8}$ Ga $_{16}$ Ge $_{30}$晶格动力学和热输运中的作用.我们发现，强的四次非谐性的摇铃客人原子的原因硬化的振动频率的低-说谎的光学模式，从而影响计算的晶格热导率$κ_{L}$显着，导致在一个改进的协议与实验结果，包括偏离$κ_{L}\propto T^{-1}$在高温下。此外，我们的静态模拟与各种不同的细胞体积显示从晶体样的\textit{glasslike} $κ_{L}$的转变约20 K。我们的分析表明，观察到的$κ_{L}$在笼形物与大的客人自由空间的共振下降主要是由于随着存在较高频率的色散光学模式的声学模式的强烈Umklapp散射。
Dimer rattling mode induced low thermal conductivity in an excellent acoustic conductor
具有较大声速的固体表现出较高的晶格热导率（k_{lat}）。钻石是一个突出的例子，它的平均声速是14400 m s-1和k_{lat}是2300 W m-1 K-1。在这里，我们报告一个极端的例外，CuP 2具有相当大的平均声速为4155 m s-1，相当于GaAs，但单晶显示出非常低的晶格热导率约为4 W m-1 K-1，在室温下，一个数量级小于GaAs。为了理解这样一个令人困惑的热输运行为，我们已经彻底研究了原子结构和晶格动力学相结合的中子散射技术与第一性原理模拟。铜原子形成夹在层状P原子网络之间的二聚体，并且二聚体以约11 meV的频率振动为振动模式。该模式表现为显著的非谐性并且强烈散射声学声子以实现低k_{lat}。这种层状结构中的二聚体晃动行为可能提供一种前所未有的抑制热传导的策略，而不涉及原子无序。
Thermal conductivity in intermetallic clathrates: A first principles perspective
无机包合物例如Ba $_8$ Ga $_{x}$ Ge $_{46-x}$和Ba $_8$ Al $_{x}$ Si $_{46-x}$通常表现出非常低的热导率。这一重要性质的定量计算描述已被证明是困难的，部分原因是由于大晶胞，无序的作用，以及电子载流子和声子都有助于传输的事实。在这里，我们进行了系统的分析的温度和成分的依赖性的低频模式与客体物种在Ba $_8$ Ga $_{x}$ Ge $_{46-x}$和Ba $_8$ Al $_{x}$ Si $_{46-x}$（“摇铃模式”），以及在化学计量Ba $_8$ Ga $_{16}$ Ge $_{30}$的热输运。为此，我们占声子-声子相互作用的温度依赖的有效原子间力常数（TDIFCs），我们发现这是至关重要的，以实现准确的描述晶格部分的热导率。虽然热导率的分析通常主要集中在Rattler模式上，但是在这里，示出了在室温下具有$\hbarω\gtrsim\,10\,\text{meV}$的模式占晶格热传输的50%。最后，计算了电子对热导率的贡献，结果表明Wiedemann-Franz定律仅近似满足。因此，在分离电子和晶格对实验数据的贡献时，采用正确的前因子是至关重要的。
Occupational Disorder as the Origin of Flattening of the Acoustic Phonon Branches in the Clathrate Ba$_{8}$Ga$_{16}$Ge$_{30}$
在寻找高性能热电材料的过程中，由于具有玻璃状的低声子热导率和晶体状的高电导率，诸如笼形物的材料引起了人们的注意。Ba $_{8}$ Ga $_{16}$ Ge $_{30}$（BGG）具有捕获在刚性Ga/Ge笼状结构内的松散结合的客体Ba原子。声学声子和平坦的客体原子分支之间的避免交叉已被提出是BGG的低晶格热导率的来源。Ga/Ge位无序与Ga和Ge在不同晶胞中交换位置也已被报道。我们使用飞行时间中子散射测量完整的声子谱在一个大的单晶BGG和比较这些结果与密度泛函理论的预测阐明的影响的无序载热声子。实验结果与假设无序的计算结果比与假设有序构型的计算结果吻合得更好。虽然Ga和Ge的原子质量几乎相同，但我们发现无序强烈降低了声子群速度，从而显着降低了热导率。我们的工作指出了优化热电的新途径。
Impact of Temperature-Dependent Rattling Phonons on Lattice Dynamics and Thermal Transport in Ag$_{6}$Ge$_{10}$P$_{12}$
具有低频振动声子的晶体化合物由于其固有的非常低的晶格热导率（$κ_{l}$）而构成一类重要的高性能热电材料。能够揭示物理起源并准确预测$κ_{l}$的理论方法特别令人感兴趣，然而，这仍然是一个突出的挑战。在这项研究中，我们进行了一个案例研究的晶格动力学和热输运性质的银$_{6}$锗$_{10}$ P $_{12}$，最近已被确定为一个高性能的热电磷化物由于低$κ_{l}$，所产生的嘎嘎振动与银$_{6}$集群。基于自洽声子理论的第一性原理晶格动力学框架内的分析揭示了由于高阶非谐相互作用的摇铃声子的强烈温度依赖性。非谐硬化的晃动的光学模式有很强的影响载热声学声子的寿命，通过降低三声子组合过程的速率。该机制导致$κ_l$显著增加，并将其温度依赖性改变为$1/T^{0.64}$。
Size effect on the thermal conductivity of a type-I clathrate
包合物是一类具有极低声子热导率的材料，这是高热电转换效率的关键成分。本文对LaPDMATHABMM Ba $_{6.8}$ Au $_{5.8}$ Si $_{38.8}\square_{1.4}$的Ⅰ型笼形化合物进行了研究，旨在通过形成介观导线进一步降低声子的热导率，我们的假设是，客体原子的低能振动模之间的相互作用（La和Ba）的声学模式，这主要源于I型笼形框架（由Au和Si原子形成，具有一些空位$\square$），切断了它们的色散，从而使与热输运相关的声子平衡向长波长声子倾斜。因此，预计在相对较长的长度尺度上会出现规模效应。使用自上而下的方法进行结构化，其中使用聚焦离子束技术从一块单晶切割直径为1260 nm至630 nm的线。用自加热$3ω$技术测量了低至80 K的热导率。事实上，他们揭示了一个相当大的比例的$\sim$ 40%，我们最薄的线的室温声子热导率的减少，从而证实了我们的假设。
Low and Anisotropic Thermal Conductivity in Mixed-Valent Sn$_2$S$_3$
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；College of Materials Science and Engineering, Fuzhou University（福州大学材料科学与工程学院）；Beijing Institute of Technology, Zhuhai（北京理工大学珠海学院）
Thermoelectric properties of two-dimensional slabs of Ba8Ga16Ge30 from first principles
热电效应使热能和电能之间的直接转换成为可能，并为发电和制冷提供了另一种途径。Ba_8Ga_（16）Ge_（30）包合物在I型无机包合物中具有最高的优值（ZT ~ 1）。在多层超晶格、量子线和纳米结构材料中已经观察到热电性质的增强，这是由于功率因数（S^{2}σ）的增加或由于晶格热导率（κ）的降低。在这里，我们调查的二维板的热电性能与不同厚度的Ba 8 Ga 16 Ge 30使用半经典玻尔兹曼输运理论与常数散射近似。我们观察到，在减小的维度中，电导率和热导率的电子部分之间存在微妙的平衡，并且从这些结果中获得的见解可以直接用于控制纳米结构化实验中的粒度。计算出的属性是一致的，最近的，第一次测量散装纳米结构样品。
Composition-Driven Metal-to-Semiconductor Transition and Enhanced Phonon Transport in B-C substituted Clathrate
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Institute for Advanced Study, Shenzhen University（深圳大学高等研究院）；IDEAS Research Institute（IDEAS研究院）；Department of Physics, University of Alabama at Birmingham（阿拉巴马大学伯明翰分校物理系）；Institute of Theoretical Physics, Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院理论物理研究所）
Possible mechanism for achieving glass-like thermal conductivities in crystals with off-center atoms
在填充的Ga/Ge包合物中，Eu和Sr在2位偏离中心，而Ba在中心。所有三种填料原子（Ba、Eu、Sr）具有低温爱因斯坦模式;然而仅对于Eu和Sr系统，热导率存在归因于爱因斯坦模式的大的下降。未观察到Ba的下降。在这里，我们认为，这是偏离中心的位移是至关重要的理解这种无法解释的行为差异。对于Eu和Sr体系，它增强了晶格声子与“rattler”运动之间的耦合，并开启/关闭了由偏心位置的存在/不存在而产生的另一种散射机制（1 K < T <20 K）。不同偏离中心位置的随机占据产生高密度的散射声子的破密缺陷。这对提高我们对其他玻璃体系的理解也很重要。
First-principles study of photovoltaic and thermoelectric properties of AgBiSCl2
School of Materials Science and Physics, China University of Mining and Technology（中国矿业大学材料科学与工程学院）；School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology（中国矿业大学力学与土木工程学院）
Promising High Temperature Thermoelectric Performance of Alkali Metal-based Zintl phases X$_2$AgY (X = Na, K; Y = Sb, Bi): Insights from First-Principles Studies
本研究利用第一性原理方法发现碱金属基Zintl相X$_2$AgY (X = Na, K; Y = Sb, Bi)因晶格非简谐性等具有极低晶格热导率，在700 K下展现出高达2.1的热电优值，为高性能热电材料设计提供了新方向。
