Strain Effects on Electronic Properties of Cobalt-Based Coordination Nanosheets
本文通过第一性原理计算与紧束缚模型研究CoBHT配位纳米片，揭示HDS/LDS的金属与半导体行为、SOC带隙及Berry曲率驱动的反常Hall效应，并证明应变和空穴掺杂可调控其电磁性质。
2025-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling impacts of polycrystalline microstructures on ionic conductivity of ceramic electrolytes by computational homogenization and machine learning
本研究针对氧化物陶瓷晶界离子电导率低的瓶颈，通过有限元均匀化计算分析多晶微观结构对离子电导率的影响，构建图神经网络模型实现电导率精准预测，为微观结构优化提供定量指导。
2024-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Fast Intercalation of Lithium in Semi-Metallic γ-GeSe Nanosheet: A New Group-IV Monochalcogenide for Lithium-Ion Battery Application
范德华能隙的存在使得二维（2D）材料成为锂用作阳极材料的理想通道。然而，良好导电性的要求显著限制了2D候选物的选择。到目前为止，只有石墨由于其相对高的导电性而令人满意。最近，一种新的多晶型的层状硒化锗（γ-GeSe）被证明是半金属在其体相具有比石墨更高的导电性，而其单层行为半导体。在这项工作中，通过使用第一性原理计算，我们研究了使用这种新的IV族单硫族化合物，γ-GeSe，作为锂离子电池（LIBs）的阳极的可能性。我们的研究表明，Li原子将与相邻的硒原子在空心位置形成离子吸附，并以阳离子状态存在（损失0.89 e的γ-GeSe）。爬像轻推弹性带的结果表明，在单层极限下，Li的扩散势垒为0.21 eV，即使在室温下，这也可以在Gamma-GeSe表面上激活相对快速的扩散。计算的理论平均电压范围为0.071至0.015 V，在不同的化学计量比的LixGeSe与微小的体积变化，这表明其潜在的应用作为LIB的阳极。预测的中等结合能、低开路电压（与石墨相当）和Li的快速运动表明，γ-GeSe纳米片可以通过Li嵌入而化学剥离，并且是作为LIB的阳极材料的有希望的候选者。
2022-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Specific heat and heat conductivity of the BaTiO3 polycrystalline films with the thickness in the range 20 - 1100 nm
用交流热探针法研究了块状衬底上多晶BaTiO_3薄膜的比热和导热系数随温度和薄膜厚度的变化关系。从1100 nm到20 nm，随着薄膜厚度的减小，比热的异常变化揭示了铁电相变的临界温度（Tc）和过剩熵的降低，并变得扩散。薄膜的临界厚度为2.5 nm。
2002-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Exceptional piezoelectricity, high thermal conductivity and stiffness and promising photocatalysis in two-dimensional MoSi2N4 family confirmed by first-principles
化学气相沉积最近被用于制造厘米级高质量单层MoSi 2N 4（Science; 2020;369; 670）。受这一令人兴奋的实验进展的启发，本文中，我们进行了广泛的基于第一性原理的模拟，以探索MA 2 Z4（M = Cr，Mo，W; A = Si，Ge; Z = N，P）单分子膜的稳定性，机械性能，晶格热导率，压电和挠曲电响应，以及光催化和电子特性。所考虑的纳米片被发现表现出动态稳定性和显着高的机械性能。此外，它们表现出不同的电子性质，从反铁磁金属半金属和半导体的带隙范围从0.31至2.57 eV。在所研究的纳米片中，MoSi 2N 4和WSi 2N 4单层产生适当的带边位置，高的电子和空穴迁移率，以及强的可见光吸收，在光电子学和光催化水分解中具有很好的应用前景。MoSi 2N 4和WSi 2N 4单层也被预测显示出非常高的晶格热导率，分别为440和500 W/mK。我们首次表明，在小型超晶胞上训练的机器学习原子间势可以用来研究复杂结构的挠曲电和压电特性。作为最令人兴奋的发现，WSi 2N 4，CrSi 2N 4和MoSi 2N 4被发现表现出最高的压电系数，优于所有其他已知的2D材料。我们的研究结果强调，MA 2 Z4纳米片不仅毫无疑问优于过渡金属二硫属化物家族，而且可以与石墨烯竞争纳米电子，光电，能量存储/转换和热管理系统的应用。
2020-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Characterizing thermal conduction in polycrystalline graphene
在这项工作中，通过理论和模拟相结合的方法探索和讨论了热传导。采用基于六边形贴片模型的分子动力学模拟计算了多晶石墨烯的热导率k，并与实验中的微观结构表征结果进行了比较。晶粒尺寸，取向和温度的影响进行了确定与讨论的微观声子散射机制。有效热导率随晶粒尺寸的增大而增大，随晶界错配角和位错密度的增大而减小。在多晶体中，k的1/T温度依赖性显著减弱。晶界在改性石墨烯的热输运性质中的作用的特征在于其作为单独相的有效宽度和热导率，其随后被包括在预测性有效介质模型中，该模型显示对于大于几微米的晶粒热导率的劣化降低。
2013-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Exploring the Electrical Transport Properties and Insulator-Metal Transition in Polycrystalline Pr$_2$MgZrO$_6$: Insights from Conductivity and Impedance Spectroscopy
该研究通过电导率和阻抗谱分析，发现多晶Pr$_2$MgZrO$_6$在约452 K发生绝缘体-金属转变，揭示了其导电机制随温度的变化。
2023-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of PbTe-CoSb3 bulk polycrystalline composite: the role of microstructure and interface thermal resistance
对PbTe-CoSb_3多晶复合材料的微观结构和界面热阻对热导率的影响进行了系统的实验和理论研究。特别讨论了分散相颗粒尺寸与界面热阻（R_{int}）对声子热导率（κ_{ph}）的关系。为此，制备了一系列不同CoSb_3颗粒尺寸的PbTe-CoSb_3多晶复合材料。结构（XRD）和微观结构分析（SEM/EDXS）证实了假定的化学和相组成。由PbTe和CoSb_3相的测量声速确定声阻抗差（ΔZ）。界面热阻（R_{int}）的计算采用德拜模型，并与实验R_{int}一致。结果表明，当分散相（CoSb_3）的粒径小于临界值~ 230 nm时，复合材料的κ_{ph}可能会降低。这种关系的结论是至关重要的控制复合热电材料中的热传输现象。选择具有不同弹性性能（声阻抗）和小于Kapitza半径的颗粒尺寸的组分导致了具有设计热性能的复合TE材料工程的新方向
2020-12-09 cond-mat.mtrl-sci
High thermal conductivity in semiconducting Janus and non-Janus diamanes
最近，F-二金刚烷单分子层是通过双层石墨烯的沉积而实验实现的。在这项工作中，我们精心探索的电子和热导率响应的二烷晶格的同或杂官能团，包括：非Janus C2 H，C2F和C2Cl二烷和Janus对应的C4 HF，C4 HCl和C4 FCl。值得注意的是，C_2H，C_2F，C_2Cl，C_4HF，C_4HCl和C_4FCl金刚烷显示出不同的电子带隙，分别为3.86，5.68，2.42，4.17，0.86和2.05 eV。使用Boltzmann输运方程的完全迭代解获得金刚石纳米片的热导率，通过采用机器学习原子间势获得非谐力常数来大幅加速计算。根据我们的结果，石墨烯和C2 H、C2 F、C2 Cl、C4 HF、C4 HCl和C4 FCl二金刚石单层的室温晶格热导率估计分别为3636、1145、377、146、454、244和196 W/mK。深入探讨了官能团对二金刚石纳米片导热性能的影响机理。我们的研究结果突出了功能基团的电子和热传导响应的金刚石纳米片的实质性作用。
2020-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Nanosheet-stabilized emulsions: ultra-low loading segregated networks and surface energy determination of pristine few-layer 2D materials
开发了一个框架，允许乳化用于制造功能结构，并研究原始分层纳米片的性质。液体剥离的少层石墨烯和二硫化钼被证明稳定乳液，其在超低纳米片体积分数下表现出系统规模的电导率。当沉积在基底上时，这些乳液的受控干燥动力学有利于它们作为油墨的应用，其中缺乏任何咖啡环效应允许手动沉积高导电性膜。为了拓宽组合物的范围和随后的应用，开发了根据三相的表面能对乳液稳定性和取向的理解。重要的是，该模型有助于确定纳米片本身的表面能，并随后允许设计乳液。最后，通过表面剥离的纳米片的乳化和使用碱性溶液的乳液反转被证明允许水基加工，其中可以定制组合物和取向以使应用成为可能。
2020-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Low-temperature thermal conductivity in polycrystalline graphene
对多晶石墨烯的低温热导率进行了理论研究。通过考虑样品边界、点缺陷和晶界上的散射，计算了三支声学声子的贡献。声子散射由于样品的边界和晶界示出，导致在$T^α$ -行为的热导率，其中$α$在1和2之间变化。这种行为被发现是更明显的纳米尺寸的晶界。PACS：65.80.Ck，81.05.ue，73.43.Cd
2012-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of grain boundary characteristics on thermal transport in polycrystalline graphene: Analytical results
采用形变势方法研究了多晶石墨烯的晶界结构、尺寸和形状对热导率的影响。在玻恩近似下，得到了声子平均自由程的精确解析表达式。我们发现在长波长极限下有两种行为：对于任何形状的开放GB，MFP随$k^{-1}$变化，而对于闭合配置（环路），MFP则随$k^{-3}$变化。在短波长极限MFP往往是一个恒定的值为任何配置。观察到的振荡行为，这表明它们作为衍射光栅的声子。这种性质也是固有的GB与不规则性所造成的部分向错偶极子。热导率的计算框架中的Callaway的方法与所有主要来源的声子散射考虑在内。在很宽的温度范围内，热导率随晶粒尺寸的减小而减小。最有趣的是，我们发现了一个显着的降低，在多晶石墨烯的热导率包含GB的变化，在他们的取向差角。
2019-03-22 cond-mat.mtrl-sci
The role of grain boundary scattering in reducing the thermal conductivity of polycrystalline XNiSn (X = Hf, Zr, Ti) half-Heusler alloys
半赫斯勒化合物的热电应用受到其相当高的热导率的影响。因此，深入了解各种散射机制如何有效地降低所制造的XNiSn化合物（X = Hf、Zr、Ti及其混合物）的热导率是至关重要的。在这里，我们表明，这样的洞察力可以通过协调一致的理论实验比较晶格热导率kLat（T）如何取决于温度和微晶尺寸。比较理论和实验的范围内的Hf0.5Zr0.5NiSn和ZrNiSn样品在文献中报道，并在本文件中显示，晶界散射起着最重要的作用，在降低kLat，特别是这样的未混合的化合物。我们一致的分析方法证实了测量和计算的kLat的多晶样品，其中实验的平均晶粒尺寸被用作输入参数的计算之间的良好的定性协议。计算是基于玻尔兹曼输运方程和从头算密度泛函理论。我们的分析解释了名义上相同的XNiSn样品的报告kLat的显着变化，预计将提供有价值的见解，即使是其他材料的主要散射机制。
2017-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Outstandingly high thermal conductivity, elastic modulus, carrier mobility and piezoelectricity in two-dimensional semiconducting CrC2N4: A first-principles study
单层MoSi 2N 4的实验实现是二维（2D）材料领域的最新突破性进展之一。受此启发，本文采用第一性原理计算研究了MC_2N_4（M= Cr，Mo，W，V，Nb，Ta，Ti，Zr，Hf）单分子膜的稳定性.所获得的结果证实了MC 2N 4（M= Cr，Mo，W，V）纳米片的理想的热，动力学和机械稳定性。有趣的是，CrC 2N 4，MoC 2N 4和WC 2N 4单层被发现是半导体，带隙分别为2.32，2.76和2.86 eV，使用HSE 06功能，而VC 2N 4晶格显示金属性质。CrC 2N 4单层的直接带隙半导体性质导致可见光的优异吸收。CrC 2N 4纳米片的弹性模量和拉伸强度被预测为非常高，分别为676和54.8 GPa。基于Boltzmann输运方程的迭代解，预测CrC 2N 4单层的室温晶格热导率为350 W/mK，是二维半导体中最高的。CrC_2N_4和WC_2N_4晶格也表现出非常高的压电系数。这项研究介绍了CrC 2N 4纳米片作为一种新型的2D半导体，具有非常高的机械强度，热导率，载流子迁移率和压电系数。
2021-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of planar buckling on the electronic, thermal, and optical properties of Germagraphene nanosheets
本研究通过调节GeC单层的平面屈曲，揭示其杂化、带隙、声子热容及可见光光学响应的变化，证明屈曲是优化GeC光电器件的新参数。
2022-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Nanoconfined Grain Boundaries Increase Conductivity of Polycrystalline Molecular Crystals
Temple University（天普大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
通过改变晶界体积分数，发现晶界显著提高多晶分子晶体的导电性，晶粒中的离子迁移较慢，而晶界中的离子迁移更快。
2026-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Molybdenum Disulfide Bilayers Hybridized with Reduced Graphene Oxide Nanosheets for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction
通过将二硫化钼双层与适度还原的氧化石墨烯杂化，显著提升了析氢反应的催化效率。
2025-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice Transformation from 2-D to Quasi 1-D and Phonon Properties of Exfoliated ZrS2 and ZrSe2
我们使用共焦拉曼光谱研究了这些锆基材料的热性质。我们观察到2个不同的和独特的拉曼信号剥离ZrX 2（其中X = S或Se）。这些拉曼模式通常取决于剥离的纳米片的形状，而与入射激光偏振无关。这两种形状分为2D-ZrX_2和准1D-ZrX_2。对于2D-ZrX_2，拉曼模式与文献报道的模式一致。然而，对于准1D-ZrX 2，我们表明，拉曼模式是相同的剥离ZrX 3纳米片，表明一个主要的晶格转换从2D到准1D。我们还测量了每个ZrX 2形状的每个共振拉曼模式的热性质。根据我们的测量，大多数拉曼模式表现出线性的下移与温度的依赖。然而，对于ZrS 2，我们看到A1 g模式随温度的上移（蓝移），这是由于与IR活性模式偶极耦合引起的非谐波效应。此外，所观察到的准一维ZrX 2的一些声子模式的温度依赖系数的差异显着，这可能是由于准一维晶格。最后，我们测量声子动力学下的光加热的2D-ZrX 2和准1D-ZrX 2和准1D-ZrX 2纳米片显示声子禁闭。我们提取的热导率和界面热导率的2D-ZrX 2和准1D-ZrX 2纳米片。我们的计算表明，较低的界面热导准1D-ZrX 2相比，2D-ZrX 2，这可以归因于声子限制在1D。基于我们的模型，我们表现出低热导率的所有ZrX 2纳米片。我们的研究结果表明，ZrX 2材料具有优异的热性能，使其成为未来热管理策略和热电器件应用的理想选择。
2022-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Heat transport in pristine and polycrystalline single-layer hexagonal boron nitride
我们使用相场晶体模型生成大规模的双晶和多晶单层六方氮化硼（h-BN）样品，并采用分子动力学（MD）模拟与Tersoff多体势研究其热输运性质。采用非均匀非平衡分子动力学方法计算了h-BN晶界的Kapitza热阻。电阻与倾斜角、线张力和晶界缺陷密度有很强的相关性。我们还计算了原始的h-BN和多晶h-BN的热导率与不同的晶粒尺寸使用一个有效的均匀非平衡MD方法。面内和面外（弯曲）声子表现出不同的晶粒尺寸标度的热导率在多晶h-BN和提取Kapitza电导接近的大倾角晶界的双晶。
2018-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Electrical conductivity enhancement of epitaxially grown TiN thin films
本研究通过直流溅射在高温下制备外延 TiN 薄膜，发现其相比多晶薄膜表面氧化更少且电阻率显著降低至约 30 micro-ohm-cm，证明高温生长能显著增强电导率，适用于耐用可扩展电极。
2023-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermopower and low thermal conductivity in p-type polycrystalline ZrTe5
报道了p型ZrTe_5多晶在2 - 340 K温度范围内的热电性能。热电功率（S）为正值，在340 K时随温度升高，S可达458 uV/K。费米能值为16 meV，表明载流子密度较低，约为9.5 × 10^18 cm-3。在38 K时观察到S数据的急剧异常，这似乎是p型ZrTe 5的固有特征。热导率值较低（在T = 300 K时为2 W/m-K），主要贡献来自晶格部分。电阻率数据显示在T ~ 150 K时金属向半导体的转变以及半导体区域中的非Arrhenius行为。的优值zT（0.026在T = 300 K）是约63%，高于HfTe 5（0.016），并优于传统的SnTe，p型PbTe和双极原始ZrTe 5化合物。
2017-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Temperature Dependence of Thermal Conductivity of Polycrystalline Graphene: Thermally Enhanced Kapitza Conductance
石墨烯因其优异的导热性能而受到广泛关注，但迄今为止，对多晶石墨烯的热特性的完整理解仍然是难以捉摸的。本文首次采用非平衡分子动力学模拟系统地研究了温度对不同晶粒尺寸和晶界类型的多晶石墨烯热导行为的影响。结果表明，无论晶粒尺寸和晶界类型如何，温度升高都会显著提高晶界热导率（Kapitza热导率），同时也会降低无缺陷晶粒区域的热导率。这种增强效应对于较小的晶粒尺寸和较高的温度变得更加重要，其对热传递的正常不利影响因此被理想地抵消，使得总热导率对于足够小的晶粒尺寸相对于温度增量相当稳健。在从300至500 K加热时，具有最大倾斜晶界的石墨烯的热导率对于50 nm的晶粒尺寸仅降低9%，而对于250 nm降低28%，并且进一步地，其甚至在30 nm以下增加。我们提出了其（晶粒，晶界和总）热导率与晶粒尺寸和温度的定量映射，为基于石墨烯的热工程提供了指导，并提出了新的基于缺陷的热架构。
2013-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of porous polycrystalline PbTe
PbTe是中温下的主要热电材料，这主要归功于其低晶格热导率。然而，它的效率太低，无法与其他形式的发电竞争。通过设计能够在宽范围的长度尺度上散射声子以降低晶格热导率的纳米结构，可以有效地提高这种效率。对于小的空位浓度和晶粒尺寸，晶界的存在可以将热导率降低到$\sim 0.5$ Wm $^{-1}$ K $^{-1}$。然而，晶粒在有限的温度下退火，并且平衡和亚稳态晶粒尺寸分布决定热导率降低的程度。在目前的工作中，我们提出了一个相场模型通知分子动力学模拟研究退火过程中的PbTe和它是如何受到晶界和空洞的存在。我们发现，PbTe的热导率降低了高达35%的多孔材料在低温下。我们观察到，相变在一个有限的空隙密度支配的齐纳钉扎阻碍晶粒生长的动力学。
2020-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High tensile strength and thermal conductivity in BeO monolayer: A first-principles study
在最新的实验进展中，通过分子束外延在银表面上成功地生长了石墨烯样和绝缘BeO单层（ACS Nano 15（2021），2497）。受这一成就的启发，在这项工作中，我们进行基于第一性原理的模拟，以探索石墨烯类BeO，MgO和CaO单层的电子，机械性能和热导率。所考虑的纳米片被发现显示出理想的热稳定性和动态稳定性。BeO单层被发现显示出非常高的弹性模量和拉伸强度，分别为408和53.3 GPa。BeO，MgO和CaO单分子膜的电子带隙预测分别为6.72，4.79和3.80 eV，使用HSE 06功能。基于Boltzmann输运方程的迭代解，预测了BeO、MgO和CaO单分子膜的室温晶格热导率分别为385、64和15 W/mK。我们的研究结果表明，通过增加金属原子的重量，电子带隙，机械强度和热导率显着下降。这项工作突出了卓越的高热导率，载流子迁移率和机械强度的绝缘BeO纳米片，并建议他们作为有前途的候选人，设计强大的绝缘组件具有高热导率。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simultaneous achievement of large anomalous Nernst effect and reduced thermal conductivity in sintered polycrystalline topological Heusler ferromagnets
本研究通过火花等离子烧结法制备多晶Co$_{2}$MnGa板材，实现了大反常能斯特效应与降低的热导率，获得创纪录室温热电优值，揭示了多晶拓扑材料在横向热电应用中的潜力。
2025-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mechanical properties and thermal conductivity of graphitic carbon nitride: A molecular dynamics study
石墨氮化碳纳米片由于其独特的物理化学性质而成为二维纳米材料中最具吸引力的材料之一，然而，关于其机械和热性能的信息还不充分。因此，我们采用经典的分子动力学模拟研究了两种主要结构的单层三嗪基g-C3 N4薄膜的热导率和力学响应，通过单轴拉伸模拟，我们发现两种不同结构的g-C3 N4薄膜的弹性模量分别为320和210 GPa，拉伸强度分别为47和30 GPa。使用平衡分子动力学模拟，独立的g-C3 N4结构的热导率也被预测为约7.6 W/mK和3.5 W/mK。我们的研究表明，g-C3 N4薄膜作为令人兴奋的候选增强聚合物材料的机械性能。
2017-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Fluctuation-based evaluation of thermal conductivity using deviational phonon Monte Carlo simulations
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
该研究在声子玻尔兹曼输运方程框架下提出基于涨落的偏差声子蒙特卡罗方法，无需热库即可从单次模拟评估多方向热导率，经多种硅结构验证，结果与理论一致。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal conductivity and phonon properties of polycrystalline graphene
本文用谱能量密度方法研究仅沿x轴多晶化的石墨烯，揭示倾斜角对声子寿命和热导率的显著影响及分布规律。
2024-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scaling Properties of Polycrystalline Graphene: A Review
我们提出了一个概述的电，机械和热性能的多晶石墨烯。这种材料的大多数全局性质，例如电荷迁移率、热导率或杨氏模量，对其微观结构敏感，例如晶粒尺寸和线或点缺陷的存在。多晶石墨烯的局部和全局特性已经通过各种模拟和实验测量进行了研究。在这篇综述中，我们总结了多晶石墨烯的特性，并通过建立微观结构如何影响其大规模物理特性的观点，我们的目标是为进一步优化和改进基于这种材料的应用提供指导，例如柔性和可穿戴电子产品，以及高频或自旋电子器件。
2016-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Defects responsible for abnormal n-type conductivity in Ag-excess doped PbTe thermoelectrics
我们发现，银间隙（$Ag_I$）作为一个电子供体，并在Ag过量掺杂的多晶PbTe热电材料中起着重要的作用。当Ag在PbTe中重掺杂时，在Pb位处形成中性（Ag-Ag）二聚体缺陷，并且环境变为富Pb/贫Te条件。在富Pb条件下，正离子化的Ag间隙（$Ag_I^+$）缺陷成为主要缺陷。由于$Ag_I^+$的形成能和扩散势垒小，Ag可以容易地溶解到PbTe基体中。Ag缺陷形成能的温度行为很好地解释了$Ag_I^+$在高温下的溶解度、电子载流子的产生以及Ag过量掺杂多晶PbTe中电导率的增加。这种通过形成间隙缺陷的异常掺杂行为也被发现用于Au掺杂的PbTe。
2015-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement in thermoelectric properties of FeSb2 by Sb site deficiency
我们报告了一种基于引入点缺陷的策略，用于改善FeSb 2的热电性能，FeSb 2是一种有前途的低温应用候选材料。引入20%的Sb缺陷导致电导率（σ）和塞贝克系数（S）值的提高，伴随着使用常规固态反应路线制备的样品中的晶格热导率（\k{appa} lat）值的抑制。多晶FeSb 2-x中的这些观察结果为专门探索相应单晶以及热压多晶对应物的热电行为提供了充足的动机。
2015-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced magnetic and thermoelectric properties in epitaxial polycrystalline SrRuO3 thin film
过渡金属氧化物薄膜显示出通用的电、磁和热性能，其可以通过经由多晶固体有意地引入宏观晶界来定制。在这项研究中，我们专注于修改的磁性和热输运性能的制造单和多晶外延SrRuO3薄膜，使用脉冲激光外延。采用原子级平坦的多晶SrTiO_3衬底外延稳定化技术，实现了每个晶粒的结晶质量与单晶对应物的结晶质量相当的外延多晶SrRu_3薄膜。特别是，减轻压缩应变附近的晶界，由于合并证明结构，这诱导增强的多晶外延薄膜的铁磁有序。与晶界相关联的结构变化进一步降低了热导率而不恶化电子输运，并且与它们的单晶对应物相比，导致外延多晶薄膜中增强的热电效率。
2018-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Thermal bridging of graphene nanosheets via covalent molecular junctions. a Non-Equilibrium Green Functions Density Functional Tight-Binding study
尽管石墨烯独特的高热导率是众所周知的，但是石墨烯到导热纳米材料和器件中的开发受到单个纳米片之间的热接触的低效率的限制。增强石墨烯纳米片之间接触处的热导率的一个迷人但具有实验挑战性的途径是通过分子结，允许共价连接纳米片，否则仅通过弱范德华力相互作用。除了共价连接的裸露存在之外，要用作热结的分子结构的选择应该由它们的振动性质来指导，就通过分子结的声子转移而言。本文采用密度泛函紧束缚结合格林函数方法计算了几种不同的脂肪族和芳香族分子在石墨烯纳米片之间的连接的热导和声子谱。详细研究了分子结长、构象、芳香性等因素的影响，并与声子隧穿谱进行了关联。这项工作提供的理论见解可以指导未来的实验研究，以选择合适的分子结，以便通过抑制界面热阻来增强热传输，这对各种系统特别有吸引力，包括石墨烯纳米纸和石墨烯聚合物纳米复合材料以及相关设备。从更广泛的角度来看，设计分子结来控制声子输运的可能性目前似乎是生产声子器件和控制纳米结构中的热管理的有效方法。
2019-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of Zeeman splitting and thermally excited polaron states on magneto-electrical and magneto-thermal properties of magnetoresistive polycrystalline manganite La_{0.8}Sr_{0.2}MnO_3
磁阻锰氧化物的自旋和电荷自由度之间的一些可能的连接进行了研究，通过彻底的实验研究的磁性（交流磁化率和直流磁化）和运输（电阻率和热导率）的属性。测量报告的情况下，以及表征多晶La_{0.8} Sr_{0.2} MnO_3样品。实验结果表明，相当强的场致极化效应在我们的材料，清楚地表明有序FM区域内的半导体相的存在。使用适合自发DC磁化的分析表达式，发现电阻率和热导率数据的温度和磁场依赖性通过基于两种机制的通用方案被很好地再现：（i）受塞曼分裂效应影响的依赖于磁化强度的自旋极化子跳跃，以及（ii）为了正确描述导电性较低区域的行为而必须考虑的适当定义的热激发极化子状态。利用实验测得的磁和电子局域化温度，我们分别得到了局域化长度（自旋极化子的尺寸）和有效极化子质量的估计值L=0.5nm和m_p=3.2m_e。
2007-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Thermoelectric Performance of Polycrystalline Si0.8Ge0.2 Alloys through the Addition of Nanoscale Porosity
工程材料包括纳米级孔隙率或其他纳米级结构已成为一个完善的战略，提高热电性能的热电材料。然而，该方法仅被认为是有益的材料中的固有声子平均自由程是远远长于的载流子。因此，该方法不会被期望在多晶半导体合金（例如SixGe 1-x）中提供显著的性能增益，其中质量无序和晶粒提供强的声子散射。在这份手稿中，我们证明，除了纳米级的孔隙率，甚至超细晶粒Si0.8Ge0.2可能是值得的。半经典玻尔兹曼输运方程被用来模拟多晶Si 0.8Ge 0.2中含有垂直于输运电流的棱柱形孔的电和声子输运。该模型是免费的调整参数，并对实验数据进行了验证。模型表明，孔隙和晶界的组合抑制声子导电性的大小与电子热导率。在这种情况下，ZT可以通过降低载流子浓度来进一步增强电和电子热导率，同时增加热功率。尽管ZT的增加幅度不大，但最佳载流子浓度显着降低，这意味着半导体不需要用掺杂剂如此强烈地过饱和。
2021-10-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultra-low thermal conductivity in organic-inorganic hybrid perovskite CH3NH3PbI3
我们报告的单晶和多晶有机金属钙钛矿CH 3 NH3 PbI 3的热导率的温度依赖性。两种样品的形貌的可比的绝对值和温度依赖性表明晶界对热传输的次要作用。理论建模表明，在这两个标本的共振散射的重要性。声子波和CH 3 NH3+子晶格的旋转自由度之间的相互作用是热传输衰减和室温下0.5 W/（Km）的超低热导率的主要机制。
2014-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Properties of Polycrystalline NiSi3P4
在2 ~ 775 K温度范围内对多晶NiSi_3 P_4的霍尔系数、塞贝克系数、电阻率和热导率进行了表征。未掺杂的NiSi_3 P_4是一种窄禁带半导体，在室温以下具有激活电阻率ρ，在300 K时具有大的Seebeck系数~ 400 uV/K。用硼取代硅的尝试导致了非本征空穴的产生，产生了ρ随温度升高而增加的中度杂质半导体行为，温度高于~ 150\，K。霍尔载流子密度在200 K时被限制在约5 × 10 ^{19}/cm ^3，这表明如果硼确实被掺入晶格中，则达到了硼的溶解度极限。这些非本征样品在300 K下的霍尔迁移率为12 cm ^2/V/s，抛物线带等效有效质量为自由电子质量的3.5倍。在700 K时，热电优值系数zT达到~0.1。热电性能的进一步改善将需要达到更高的载流子密度，以及进一步降低晶格热导率的机制，其在700 K下为~ 5 W/m/K。在Ge合金化的结果在低温下的热导率略有降低，在较高的温度下观察到的影响不大。
2013-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Low temperature conductivity of BaFe$_{0.5}$Nb$_{0.5}$O$_3$ double perovskite structure ceramics
本研究探究20-300K下多晶BFN陶瓷的载流子输运机制，明确电子与离子电导的来源及活化能，验证其电导符合OLP、VRH等模型并测得缺陷密度，为理解其低温电导机制提供依据。
2024-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Strong thermal transport along polycrystalline transition metal dichalcogenides revealed by multiscale modelling for MoS2
过渡金属二硫属化物（TMD）代表了一个大家族的高品质的二维材料具有吸引人的电子，热，化学和机械性能。化学气相沉积（CVD）技术是目前制备少原子层厚、大尺寸TMD薄膜最可靠的方法。然而，在CVD方法中形成的晶界对TMD纳米膜的性质的影响仍然较少探索。因此，在这项研究中，我们的目的是研究沿多晶二硫化钼（MoS2）作为代表成员的TMDs纳米膜家族的热传导。这一目标是通过发展一种结合原子连续多尺度方法来实现的。在所提出的方法中，反应分子动力学模拟进行评估不同的晶界与各种缺陷配置的接触热导。最后通过有限元模拟得到了沿CVD生长的多晶和单层MoS2的有效热导率。这项调查提供的见解可以是有用的，以评估沿各种各样的二维材料和结构的有效热传输。
2017-03-17 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Electrical Boundary Conditions on the Thermal Properties of Ferroelectric Piezoelectric Ceramics
根据电学边界条件和极化方法，研究了多晶PZT（锆钛酸铅）块体材料的热导率。在开路和短路条件下，在极化方向上测量极化PZT的热导率。短路导热系数最大。这两个热性能之间的关系，即热耦合系数$k_{33}^κ$，被认为是类似的机电耦合系数$k_{33}$相关的弹性顺应性下短路和开路条件。未极化样品的热导率被发现具有最低的热导率。讨论了热导率对声子模散射和弹性柔度的影响。
2016-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Growth and transport properties of Mg3X2 (X = Sb, Bi) single crystals
在n型多晶Mg_3（Sb，Bi）_2基Zintl化合物中发现的高热电性能引起了广泛的研究兴趣。然而，关于各向异性输运性质和固有低热导率的起源的一些基本问题仍然是难以捉摸的，需要单晶的研究。本文采用自熔法生长了高质量的p型Mg_3Sb_2和Mg_3Bi_2单晶。Mg_3Bi_2单晶的电阻率\r{ho}呈现各向异性，面内电阻率\r{ho}比面外电阻率大2倍。采用Debye-Callaway模型计算了Mg3 Sb 2和Mg3 Bi 2单晶的低温热容和晶格热导率，并由此推断出低振动模的存在。大的Grüneisen参数和强的非谐性被发现负责固有的低热导率。此外，晶界散射并不有助于显着抑制多晶Mg3 Sb 2的晶格热导率。我们的研究结果提供了对Mg3 X2的固有输运性质的见解，并可能为在单晶Mg3 X2基Zintl化合物中实现增强的热电性能铺平道路。
2020-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Semiconducting nature and thermal transport studies of ZrTe3
我们报告的电和热输运性质的多晶ZrTe 3。多晶样品显示出半导体行为，与化合物的既定半金属特性形成对比。在50 - 100 K的温度范围内，电荷密度波（CDW）转变保持完整，热导率和Seebeck系数都有明显的变化。热导率指向额外的散射从低频声子（声子软化）在附近的CDW转变。在多晶化合物的运输是由较小尺寸的极化子在可变范围跳跃（VRH）区域。然而，多晶化合物中无序度的增加抑制了CDW转变。在相似的温度范围内，在Seebeck系数数据中也观察到VRH行为。塞贝克系数表明载流子（电子和空穴）之间存在竞争。
2019-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio thermal conductivity of thermoelectric Mg$_3$Sb$_2$: evidence for dominant extrinsic effects
从第一性原理出发，通过精确求解玻尔兹曼方程，研究了候选热电材料Mg $_3$ Sb $_2$的晶格热导率。我们发现，观察到的电导率异常低是由于声子的晶界散射，而纯粹的非谐电导率是一个数量级更大。由于合金化和非化学计量的质量无序也被发现有助于显着减少。结合从头算值与样品尺寸与测量的晶粒尺寸分布，我们得到的估计$κ$与T的纳米多晶材料中的典型实验符合良好，并计算在各种情况下的ZT品质因数。
2018-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of polycrystalline palladium sulfide
对硫化钯（PdS）的电学、热学和振动特性进行了一系列测试，以研究其热电性能。用X射线衍射法测定了PdS的四方晶系结构，空间群为$P$ 42/ $m$。独特的温度依赖性的迁移率表明，声学声子和离子杂质散射是两个主要的散射机制内的化合物。在800 K下获得的$27$ $μ$ Wcm $^{-1}$ K $^{-2}$的功率因数是迄今为止研究的其余过渡金属硫化物中的最大值。在800 K时，无量纲优值最大为0.33.观察到的声子随温度的软化表明，晶格热导率的降低主要是由增强的晶格非谐性控制。这些结果表明，二元块体PdS具有良好的热电性能的潜力。
2018-02-08 cond-mat.mtrl-sci
A diffuse-interface model for predicting the evolution of metallic negative electrodes and interfacial voids in solid-state batteries with homogeneous and polycrystalline solid electrolyte separators
本文提出一种新型扩散界面电化学模型，可同时模拟固态电池中金属负极与界面空洞的演化，并首次在钠负极电池上验证了其在均质和多晶固态电解质条件下的有效性，揭示了晶界电导率与电流密度对空洞生长及合并的影响。
2024-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Bimodal grain-size scaling of thermal transport in polycrystalline graphene from large-scale molecular dynamics simulations
石墨烯中的晶界在通过化学气相沉积制备的晶片级样品中是固有的。它们可以强烈地影响石墨烯的机械性能以及电子和热传输。在这项工作中，我们采用广泛的分子动力学模拟来研究大悬浮多晶石墨烯样品中的热输运。不同的控制晶粒尺寸的样品制备最近开发的有效的多尺度方法的基础上相场晶体模型。与以前的工作相比，我们的研究结果表明，缩放的热导率与晶粒尺寸意味着双峰行为与两个有效的Kapitza长度。的缩放是占主导地位的平面外（弯曲）声子的Kapitza长度是一个数量级大于面内声子。我们还表明，为了获得与最新实验的定量一致，需要对晶界的Kapitza电导和原始石墨烯的热导率进行量子校正，并且相应的Kapitza长度必须相应地重整化。
2017-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Visualization of Thermal Conductivity Suppression Due to Enhanced Phonon Scattering Near Individual Grain Boundaries
了解晶格缺陷对纳米级热传输的影响对于从热管理到能量转换的各种应用至关重要。晶界是多晶材料中普遍存在的缺陷，它散射声子并降低热导率。从历史上看，它们对热传导的影响已经通过空间平均测量间接研究，这几乎没有提供关于单个GB附近声子输运的信息。在这里，使用空间分辨时域热反射（TDTR）测量结合电子背散射衍射（EBSD），我们在几个μm的单个GB在掺硼多晶金刚石的热导率进行局部测量。我们观察到强烈抑制的热传输附近的GB，从约1000 W/m-K的大晶粒的中心到约400 W/m-K的GB附近的电导率降低。此外，我们表明，这种电导率的降低是测量到~10 μm远离GB。提出了一个理论模型，捕获的声子平均自由路径，由于强烈的扩散声子散射在无序晶界的局部减少。我们的研究结果提供了一个新的框架，了解纳米材料中的声子缺陷相互作用，与使用高热导率的多晶材料作为电子热管理中的散热器的影响。
2018-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Huge anisotropic magneto-thermal switching in high-purity polycrystalline compensated metals
本文在高纯Pb多晶线中观察到巨大磁热开关效应，利用补偿金属磁阻实现热导率大幅抑制，为低温热管理及空间环境应用提供了新方案。
2025-05-31 cond-mat.mtrl-sci
The influence of spin fluctuations on the thermal conductivity in superconducting Ba(Fe_{1-x}Co_x)_2As_2
本文研究了电子掺杂Ba（Fe $_{1-x}$ Co $_x$）$_2$ As $_2$单晶在200 K以下的热导率，着重研究了在磁性和超导转变温度（T_c）附近的行为。对于所有样品，在低于T_c时观察到面内热导率$κ_{ab}$的增强，在最佳掺杂附近观察到最大的增强。所观察到的趋势是一致的散射的热载体的低能磁激发。在进入超导状态时，自旋能隙的形成导致散射减少和$κ(T)$的增强。类似地，$κ$的增强被观察到多晶BaFe 2 As 2的磁性转变以下，并利用单晶和多晶BaFe 2 As 2之间的$κ(T)$的定性差异来讨论各向异性散射。这项研究强调了如何测量$κ$附近的$T_c$在新的超导体可以作为一种手段来探测自旋波动的潜在作用。
2013-08-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Highly sensitive thermal conductivity measurements of suspended membranes (SiN and diamond) using a 3w-Volklein method
介绍了一种用于测量膜热物性的悬挂式系统。灵敏的热测量是基于耦合到V $\ddot{o}$ lklein几何的3 $ω$动态方法。使用微加工工艺获得的装置允许测量膜的面内热导率，其灵敏度小于10 nW/K（室温下+/- $5x10^{-3}$ Wm $^{-1}K^{-1}$）和非常高的分辨率（$ΔK/K =10^{-3}$）。位于膜中心的传感器（加热器/温度计）用于产生热通量的振荡，并使用惠斯通电桥装置测量三次谐波下的温度振荡。在室温下测得的功率低至0.1nanoWatt。该方法已用于测量厚度为100 ~ 400 nm的低应力氮化硅薄膜和多晶金刚石薄膜的热性能。在多晶金刚石膜上测量的热导率支持对热传输的显著晶粒尺寸效应。
2012-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Domain-wall driven suppression of thermal conductivity in a ferroelectric polycrystal
本研究发现在非本征铁电ErMnO3多晶中，热导率随晶粒增大而降低，归因于畴壁声子散射，颠覆了传统晶界主导机制，为微结构工程调控热电与热管理性能提供新途径。
2025-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of the A_xBO_2 type layered oxides Na_0.77MnO_2 and LiCoO_2
制备了A_xBO_2型层状氧化物Na_0.77MnO_2和LiCoO_2的多晶样品，测量了15 ~ 280 K的热导率。Na0.77MnO_2在280 K时的热导率为15 mW/cmK，而LiCoO_2的热导率高达40 mW/cmK。通过与NaCo_2O_4的数据比较，我们发现A_xBO_2的低热导率本质上是由于A离子的缺乏，而不是由于层状结构本身。
2001-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The preparation and properties of polycrystalline Bi$_2$O$_2$Se -- pitfalls and difficulties with reproducibility and charge transport limiting parameters
本研究提出一种改进的多晶Bi₂O₂Se制备方法，通过煅烧、梯度纯化、粗颗粒及Si₃N₄模具压实，提高了样品可重复性和热循环稳定性，为热电掺杂研究提供可靠参考材料。
2025-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio studies on the lattice thermal conductivity of silicon clathrate frameworks II and VIII
采用从头算晶格动力学和线性化Boltzmann输运方程（BTE）的声子迭代解，研究了硅笼形结构II和VIII的晶格热导率.在100-350 K的温度范围内，发现笼形结构II和VIII具有比硅金刚石结构（d-Si）低1/2和1/5的晶格热导率值。笼形结构II的晶格热导率较低的主要原因相比，d-Si被发现是谐波声子谱，而在笼形结构VIII的情况下，差异主要是由于谐波声子谱，部分是由于声子的弛豫时间较短。在所研究的笼形结构中，非谐效应对晶格热导率的影响大于晶胞尺寸。对于结构II，预测的晶格热导率与先前在室温下多晶样品获得的实验结果相差约20倍。
2016-01-14 cond-mat.mtrl-sci
