Quantitative Nanoscale Mapping of Three-Phase Thermal Conductivities in Filled Skutterudites via Scanning Thermal Microscopy
在过去的二十年中，纳米结构范例已成功地应用于广泛的热电材料中，导致热导率显著降低和优异的热电性能。然而，这些进展已经完成，没有直接调查的本地热电性能，即使本地电流可以映射具有高空间分辨率。事实上，目前还缺乏一种有效的方法将宏观热电性能与局部微观结构和性能联系起来。在这里，我们表明，局部热导率可以定量映射，具有良好的精度，纳米分辨率，和一对一的对应关系的微观结构，使用三相方钴矿作为模型系统。结合有限元模拟的扫描热显微镜显示样品的电导率和探针电阻之间的密切相关性，使我们能够区分跨越数量级的热导率，但解决整个相界面的热变化与小的对比度。因此，该技术提供了一个强大的工具，以关联局部的热导率，微观结构和宏观性质的纳米结构材料一般，特别是纳米结构热电。
2017-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical study of thermoelectric properties of $\textrm{CeIr}_\textrm{4} \textrm{P}_\textrm{12}$ filled skutterudite for energy conversion
该研究首次通过密度泛函理论和玻尔兹曼模拟预测了CeIr4P12方钴矿的结构、弹性、热力学及热电性质，证实其机械、动力学和能量稳定性，并揭示其作为热电材料的潜力。
2025-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Electronic, vibrational and transport properties of pnictogen substituted ternary skutterudites
采用第一性原理计算研究了磷属元素取代的三元方钴矿的电子能带结构和振动光谱。我们比较的结果与原型的二元组合物CoSb $_3$，以确定Sb网站上的替代的影响，并评估热电应用的三元方钴矿的潜力。电子输运系数计算玻尔兹曼运输形式主义假设一个恒定的弛豫时间内，使用一种新的方法，最大限度地本地化的Wannier函数插值的基础上。我们的研究结果表明，电子输运系数对载流子浓度和与增强的极性相关的散射机制具有很大的敏感性。键的离子特性被用来解释热电性能的不利影响。
2011-12-08 cond-mat.mtrl-sci
High-Entropy Skutterudites as Thermoelectrics: Potential Synthesizability, Enhanced Stability and Band Convergence via the Cocktail Effect
本研究通过鸡尾酒效应探索高熵硫化物作为热电材料，发现其具有潜在可合成性、增强稳定性及能带收敛特性，从而提升热电效率并降低成本。
2025-12-04 cond-mat.mtrl-sci
CoSb3-based skutterudite nanocomposites prepared by cold sintering process with enhanced thermoelectric properties
本文首次采用冷烧结工艺制备Te掺杂CoSb3方钴矿纳米复合材料，并结合后退火提升致密度与热电性能，在室温下获得0.12(3)的最大品质因数。
2023-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of Room Temperature High Thermoelectric Performance in n-type La(Ru,Rh)4Sb12
利用第一性原理计算研究了未填充和填充的4d方钴矿型锑化物的能带结构和输运性质。计算表明，在150-300 K的重要温度范围内，RhSb_3和p型La（Rh，Ru）_4Sb_（12）不利于热电应用，而n型La（Rh，Ru）_4Sb_（12）很可能是一种高品质因数的热电材料。
1999-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Electrical transport properties of Co-based skutterudites filled with Ag and Au
本工作提出的电输运性质的Ag，Au和La的分数填充块体方钴矿：CoSb 3，CoAs 3，和CoP 3的理论计算。采用密度泛函理论和投影缀加波势计算了体能带结构和部分态密度。沿着整个第一布里渊区使用动量矩阵方法计算作为温度和填充分数的函数的塞贝克系数（S）、电导率（S）和功率因数（S2 s）。电输运性质的计算趋势与先前公布的实验测量P型未填充和La填充CoSb 3。Ag和Au填充化合物的计算S和s值表明，p型Au0.125（CoSb 3）4，Au0.25（CoSb 3）4和Au（CoSb 3）4表现出最有前途的电子性质。因此，金被推荐作为一个有前途的填料，提高热电性能的锑化钴。Ag也是磷化钴的良好填料;在Ag（CoP 3）4中观察到负间接带隙的产生，这表明半金属行为，因此该化合物可能表现出比金属CoP 3更低的热导率。最后，我们建议未来的方向，以提高这些材料的热电优值。
2012-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Lattice dynamics and reduced thermal conductivity of filled skutterudites
方钴矿的热导率在用稀土（RE）离子填充“空隙”位置时的大幅降低是其有利的热电性质的关键，但仍有待理解。使用基于第一性原理计算的晶格动力学模型，我们解决了最流行的微观机制，通过振动离子还原。该模型经受住非弹性中子散射和比热测量，并驳斥了假设的非谐RE电位和两个不同的本地化RE振动的不同频率。它确实表明裸La振动和某些Sb类声子分支之间的强烈杂交，表明谐波RE运动作为抑制热导率的重要机制的非谐散射。
2000-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Optical Properties of MFe_4P_12 filled skutterudites
本文对MFe_4P_12族四种填充方钴矿（M = La，Th，Ce和U）的红外反射光谱进行了测量。在从M = La到U的过程中，系统经历了金属-绝缘体转变。结果表明，虽然填充原子诱导系统的输运性质的这种戏剧性的变化，它只有一个小的晶格动力学的影响。我们讨论了这一属性的化合物在其可能的热电应用的背景下。
1999-06-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Low thermal conductivity in La-filled cobalt antimonide skutterudites with an inhomogeneous filling factor prepared under high-pressure conditions
采用活塞-圆筒式静压机在3.5GPa的高压条件下一步合成并烧结了La填充方钴矿LaxCo 4Sb 12（x：0.25和0.5）。的反应产物的结构特性，其特征在于通过同步辐射X-射线粉末衍射，清楚地显示了不均匀的填充因子的方钴矿相，通过透射电子显微镜证实。La填充原子的非均匀分布足以产生晶格热导率的显著降低，这主要是由于高能声子的应变场散射。此外，镧填料主要充当对声子散射具有强烈影响的类爱因斯坦振动模式。超低的热导率值为2.39 W/mK和1.30 W/mK的测量为La0.25Co4Sb12和La0.5Co4Sb12标称组合物在780 K，分别。此外，镧原子有助于增加样品中的载流子浓度。在La_（0.25）Co_（4Sb）_（12）的情况下，功率因数提高，热电性能改善。
2018-03-20 cond-mat.mtrl-sci
BoltzWann: A code for the evaluation of thermoelectric and electronic transport properties with a maximally-localized Wannier functions basis
我们提出了一个新的代码来评估热电和电子输运性质的扩展系统的最大本地化的Wannier函数基组。在常数弛豫时间近似下求解了均匀无限大系统的半经典Boltzmann输运方程，通过Wannier插值得到了能带能量和能带导数。由于Wannier函数的指数局部化，布里渊区积分可以以非常适中的计算成本实现非常高的精度。此外，在Wannier基础上的频带衍生物的解析表达式解决了任何问题时，可能会发生的衍生物附近的频带交叉评估。该代码在二进制和三进制方钴矿CoSb_3和CoGe_{3/2} S_{3/2}上进行了测试。
2013-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Role of filler lanthanide ions on lattice dynamics of phosphide skutterudites RFe$_4$P$_{12}$ (R = La, Ce, and Pr) from first principles
本研究基于第一性原理准谐近似，对比研究La、Ce、Pr填充的RFe$_4$P$_{12}$磷化物方钴矿的晶格动力学，发现a-o带隙减小源于光学支软化而非传统认为的声学支上移，该软化与填充原子-主晶格化学键硬化相关。
2024-02-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
On Ni-Sb-Sn based skutterudites
采用电弧熔炼法制备了新型填充方钴矿EpyNi_4Sb_（12-x）Sn_x（Ep = Ba和La），并在250 ℃、350 ℃和450 ℃下退火30天。Ba和La填充的方钴矿分别实现了y = 0.93和y = 0.65的最大填充水平。采用具有组成Ni4Sb8.2Sn3.8、Ba0.42Ni4Sb8.2Sn3.8和Ba0.92Ni4Sb6.7Sn5.3的单相样品来测量物理性质，即温度依赖的电阻率、塞贝克系数和热导率。电阻率数据显示了从金属到半导体行为的交叉。从作为温度函数的塞贝克系数数据中的最大值提取相应的间隙宽度。温度依赖的单晶X射线结构分析（在100 K，200 K和300 K）揭示了热膨胀系数，爱因斯坦和德拜温度为两个选定的样品Ba 0.73 Ni 4Sb 8.1 Sn 3.9和Ba 0.95 Ni 4Sb 6.1 Sn 5.9。这些数据与比热测量的德拜温度（4.4 K < T < 200 K）相当。测量并评价了几种机械性能。热膨胀系数分别为11.8.10-6 K-1（Ni4Sb8.2Sn3.8）和13.8.10-6 K-1（Ba0.92Ni4Sb6.7Sn5.3）。室温维氏硬度值（高达24.5 mN的负载）在2.6 GPa至4.7 GPa的范围内变化。通过高压扭转（HPT）的剧烈塑性形变（SPD）被用于引入纳米结构化。HPT前后的物理性能进行了比较，显示对材料的热电行为没有显…
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Physical properties of the thermoelectric cubic lanthanum chalcogenides La3-yX4 (X=S,Se,Te) from first-principles
本文报道了立方晶系La_（3-y）X_（4）（X=S，Se，Te）材料的稳定性、晶格动力学、电子和热电性质的从头计算结果，分析了它们的热电应用潜力。在碲化物中，镧的运动与碲的运动是强耦合的，而在硫化物中，这两种原子的运动是解耦的。然而，这对它们的热性能没有影响，因为实验上所有化合物都具有低导热性。我们认为这是由于声学模式的Umklapp散射，特别是在所有三种硫属化物中发现的约7-8 meV的低能光学模式，如在笼状化合物如方钴矿或笼形化合物中，即使在立方Th 3 P4结构中没有笼。我们发现从碲化物到硫化物的能带隙增加，与实验结果吻合得很好。然而，由于它们相似的能带结构，我们发现这三种化合物具有几乎相同的热电性能。我们的结果与实验定性一致，特别是在碲化物的情况下，其中存在大量的数据。结果表明，硫化物具有很强的热电潜力，如果载流子浓度得到优化，可以取代碲化物。最后，我们还预测一个更大的最大ZT的p型掺杂材料比n型掺杂的，即使化合物与p型掺杂仍有待合成。因此，我们的研究结果表明，有可能使高温性能的热发电机仅基于La 3X 4化合物。
2013-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Linear bands, zero-momentum Weyl semimetal, and topological transition in skutterudite-structure pnictides
据报道，早些时候[物理学评论Lett。106，056401（2011）]，方钴矿结构化合物CoSb $_3$显示出独特的能带结构，其具有拓扑转变相对于非常接近结构基态的保晶子晶格（Sb）位移。跃迁是通过无质量的Dirac-Weyl半金属，点费米表面相，其独特之处在于：（1）它出现在三维晶体中，（2）带临界点发生在$k$ =0处，以及（3）线性带在临界点处（在包含自旋轨道耦合之前）与常规（有质量）带退化。进一步的兴趣出现，因为临界点分离的常规（平凡）相的拓扑阶段。在本地立方结构，这是一个零间隙拓扑半金属，我们展示了如何自旋轨道耦合和单轴应变转换系统的拓扑绝缘体（TI）。我们还分析了这类材料中线性带的起源，这是使它们在热电应用中或可能作为透明导体潜在有用的特性。我们表征的形式电荷为Co $^{+}$ $d^8$，符合间隙，其$\bar{3}$站点对称性，并与其缺乏时刻。Sb态的特征为$p_x$（分别称为$p_y$）、$σ$键合的$Sb_4$环态被占据，相应的反键态为空.剩余的（局部）$p_z$轨道形成具有以方钴矿结构中的空$2a$位点为中心的确定宇称的分子轨道。必须占据八个这样的轨道;给出线性带的轨道是位于带中心的奇数轨道单线态$A_{2u}$。我们观察到，挑衅性的带内的间隙的线性是上述近简并的结果，这也是负责小的带隙。
2012-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Charge-carrier behavior in Ba-, Sr- and Yb-filled CoSb$_3$: NMR and transport studies
我们报道了$^{59}$ Co NMR和输运测量$n$型填充方钴矿Ba $_x$ Yb $_y$ Co $_4$ Sb $_{12}$和$A$ $_x$ Co $_4$ Sb $_{12}$（$A$ = Ba，Sr），有前途的热电材料.结果表明，一致的浅缺陷附近的导带最小值占主导地位的电子行为，在未填充的CoSb $_3$的行为。为了分析结果，我们将缺陷建模为在态密度中具有单峰，由于来自填充原子的捐赠电荷而在低温下占据。我们拟合了NMR位移和自旋晶格弛豫速率，允许任意载流子密度和简并。结果提供了一个一致的图片的霍尔数据，解释的载流子浓度的温度依赖性。此外，在不调整模型参数的情况下，我们计算了Seebeck系数曲线，也提供了良好的一致性。与最近报道的计算结果相一致，似乎由填料原子的存在引起的复合原生缺陷可以解释这种行为。这些结果提供了一个更好的了解平衡的电荷载体，设计改进的热电材料的至关重要的。
2019-10-17 cond-mat.mtrl-sci
