Thermoelectric properties of Sr0.61Ba0.39Nb2O6-δ ceramics annealed in different oxygen-reduction conditions
在323 ~ 1073 K温度范围内研究了不同还原条件下Sr0.61Ba0.39Nb2O6陶瓷的热电性能。样品的电输运行为从低温到高温分别由热激活极化子跳跃、费米玻璃行为和Anderson定域行为主导。晶格热导率在高温下呈现平台，表明类似玻璃的导热行为。热电功率因数和热导率均随氧还原程度的增加而增加。考虑到这两个因素，氧还原仍然可以有助于提高热电优值。最高的ZT值（~0.19在1073 K）在最重的氧还原样品中获得。
2014-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Low Temperature Thermoelectric Properties of Co- and Cr- doped CuAgSe
高迁移率声子玻璃半金属材料$CuAgSe$是一种很有潜力的低温热电材料。它具有相当强的热电性能以及极高的载流子迁移率，当材料在Cu位点掺杂Ni时，这两者都得到增强。然而，这些增强效果的确切机制尚不清楚。为了进一步研究化学取代对材料热电性能的影响，我们根据以下组成公式制备并对掺杂有Co和Cr的$CuAgSe$样品进行了各种测量：$Cu_{1-x}Co_{x}AgSe$ $(x=0.02, 0.05, 0.10)$和$Cu_{1-x}Cr_{x}AgSe$ $(x=0.02, 0.05)$。温度和磁场依赖的热导率，电阻率和塞贝克系数的测量将进行讨论。我们的研究结果揭示了一个显着的敏感性$CuAgSe$的热电性能的化学掺杂一般以及特定的敏感性，以特定的掺杂剂。这证明了$CuAgSe$的各种性质的可调谐性进一步证明了高迁移率声子玻璃-半金属是潜在的低温热电应用的强候选者的情况。
2016-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Recent advances on thermoelectric materials
热电发电机通过固体的热电能将废热转化为电能，而不产生温室气体排放，可以成为解决当今能源挑战的重要组成部分。对用于先进的热电能量转换应用的新材料的研究已经复苏。在本文中，我们将回顾最近的努力，提高热电效率。特别是，几个新的原理验证方法，如声子玻璃电子晶体中的声子无序，纳米结构材料的低维性和强关联系统中的电荷自旋轨道简并性对热电性能的影响将被讨论。
2011-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic origin of glass-like Zn4Sb3 thermal conductivity
锌锑在热电材料中脱颖而出，因为它的晶格热导率非常低，接近非晶极限。理解这种不寻常的晶体性质背后的物理原因对于设计新的热电材料具有根本意义。在这项工作中，我们报告的实验确定的β-Zn 4Sb 3结构的原子计算机模拟的结果。我们发现一个显着的非谐行为的Zn原子，可能是负责低热导率的Zn 4Sb 3：他们的运动，更好地解释为扩散，不有助于热传导。此外，声子输运受到阻碍，在晶体位置的Zn和Sb原子之间的耦合的缺乏。
2018-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-low glassy thermal conductivity and controllable, promising thermoelectric properties in crystalline o-CsCu5S3
本研究结合第一性原理自洽声子计算与线性化维格纳输运方程，揭示晶态o-CsCu₅S₃超低玻璃态热导率的粒子-波动双重声子机制，并通过调控载流子浓度实现800K下18.4%的高热电转换效率，为铜基硫族热电材料设计提供新思路。
2024-04-15 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the thermoelectric properties of Zintl compound KSnSb
Zintl相的独特结构使其成为热电界实现声子玻璃和电子晶体概念的理想体系。结合电子和声子的第一性原理计算和玻尔兹曼输运理论，我们证明了Zintl化合物KSnSb在800 K时的ZT值可以达到~2.6.这种非凡的热电性能源于由于多谷能带结构而产生的大的塞贝克系数以及特别是由混合键特性引起的非常小的晶格热导率。
2017-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Laser Patterning of Superhydrophobic transparent glass surfaces with anti-fogging and anti-icing applications
本研究通过飞秒激光图案化与氟化分子接枝，制备了超疏水透明玻璃，兼具防雾、防冰及高透光率，在恶劣环境下保持自清洁性能。
2025-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Controlled and Continuous Patterning of Organic and Inorganic Materials by Induced Nucleation in an Optical Tweezers
我们首次展示了控制图案化诱导成核的材料从一个致密的水分散体或解决方案中的光镊。通过捕获激光器在玻璃表面上形成热点，由此形成水蒸气气泡，引起气泡周围的材料的吉布斯-马兰戈尼对流。这导致气泡周围的材料增加，最终成核成材料的结晶状态。当通过平移光学镊子装置的显微镜载物台而移动成核位点时，成核位点形成图案。我们已经证明了技术使用外来的无机材料，如软oxidoresates，和有机材料，如甘氨酸，扑热息痛，和荧光染料，如苝。我们已经以1 Hz的速率写入了长度接近1 mm的图案，最佳分辨率约为1微米。该技术具有广泛的应用潜力，从溶液处理的可印刷电子产品到可控催化。
2013-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Topological Thermoelectricity in Metals
最近发表的发现，声学和光学模式反转的声子谱的某些金属成为第一个现实的例子，非相互作用的拓扑玻色子激发在现有的材料。然而，这种拓扑声子相位的可观察的物理和技术用途仍然不清楚。在这项工作中，我们提供了一个强有力的理论和数值证据表明，对于一类金属化合物（称为三相点拓扑金属），在声子谱中的点，其中三个（两个光学和一个声学）声子模式（带）交叉，代表一个定义明确的拓扑材料相，其中托管金属具有非常强的热电响应。由于这些拓扑声子带交叉点而出现的三相点玻色子集体激发显著抑制了晶格热导率，使得此类金属具有声子玻璃状。同时，这些金属中存在的拓扑三重点和Weyl费米子准粒子激发产生良好的电输运（电子晶体），并导致费米能级附近的电子态密度局部增强，这大大提高了热电势。这种“声子玻璃”和“电子晶体”的结合是金属中高热电性能的关键。我们称这些材料为拓扑热电金属，并提出了几个新预测的化合物为这个阶段（TaSb和TaBi）。我们希望这项工作将引导物理学和材料科学的研究人员详细研究电子材料中的拓扑声子相，以及这些相在许多日常技术应用中引入热电材料的新颖和更有效使用的可能性。
2018-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Glass-like phonon scattering from a spontaneous nanostructure in AgSbTe2
具有非常低的热导率的材料对于热电和光学相变应用都具有高度的兴趣。合成纳米结构最有希望通过散射声子来抑制热导率，但在生产批量样品方面仍然存在挑战。我们表明，在结晶AgSbTe $_2$，自发形成的纳米结构导致抑制的热导率的玻璃样的水平。我们的声子平均自由路径的映射提供了一个新的自下而上的热导率的微观帐户，也揭示了与纳米结构相关的固有各向异性。AgSbTe $_2$中的基态简并导致在阳离子亚晶格上自然形成具有不同排序的纳米级畴，以及相关的原子位移，其有效地散射声子。这种机制是通用的，并指出了一个新的途径，在纳米尺度的材料工程，以实现有效的热电转换器和相变存储器设备的低热导率。
2014-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Glass-like anomalies and unconventional thermoelectric transport in chimney ladder crystals
Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）；Wilczek Quantum Center, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院吴健雄量子中心）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究与创新中心）；Key Laboratory of Artificial Structures and Quantum Control, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院人工结构量子调控国家重点实验室）；Shanghai Center for Complex Physics, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院上海复杂体系多尺度科学研究所）；Materials Genome Institute, State Key Laboratory of Advanced Refractories, Shanghai University（上海大学先进耐火材料国家重点实验室材料基因组研究院）；Qianweichang College, Shanghai University（上海大学钱伟长学院）；University of Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, ICMCB, UMR 50（波尔多大学）
本研究通过实验与第一性原理模拟，发现烟囱梯状晶体（如Ru₂Sn₃）在有序晶格中表现出低能光学声子引起的玻璃态热容异常，并揭示其与声子杂化、热导率及电阻率反常行为的关联，提出基于过阻尼声子散射的理论解释。
2026-05-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermoelectric transport in monolayer SnSe from first-principles calculations
电子晶体和声子玻璃被认为是理想热电材料的两个基本要素，它们既要求增强的电子输运，又要求抑制的声子输运。由于电子与声子之间的强相互作用，这两种特性在完全体半导体中通常不能共存。将纳米结构引入到块状热电材料中长期以来一直应用于允许不同的声子散射机制以降低晶格热导率，同时保持电导率不变。然而，一些二维材料却相反。在这里，我们提出了一个例子，单层SnSe引入最近新研究的大块热电材料SnSe。通过第一性原理电子结构计算和玻尔兹曼输运理论，我们表明，单层SnSe的晶格热导率反而高于体SnSe的，从而导致与体相比，降低热电优值。此外，我们还发现单层SnSe的各向异性水平降低，电子掺杂可以看到更好的热电性能。
2016-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Group-I lead oxide X$_2$PbO$_3$ (X=Li, Na, K, Rb, and Cs) glass-like materials for energy applications: A hybrid-DFT study
本文采用杂化DFT与Boltzmann输运理论研究X$_2$PbO$_3$类玻璃材料，验证其稳定性并评估压电及热电性能，发现ZT可达0.3–0.63。
2025-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Lattice-to-Total Thermal Conductivity Ratio: A Phonon-Glass Electron-Crystal Descriptor for Data-Driven Thermoelectric Design
Kyoto University（京都大学）；Northwestern University（西北大学）；Osaka University（大阪大学）
本文提出晶格-总热导率比0.5作为热电材料优化的描述符，结合机器学习模型筛选低热导率候选材料并指导优化，推动材料发现与性能提升的结合。
2026-04-25 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Enhanced thermoelectric figure of merit in edge disordered zigzag graphene nanoribbons
我们基于非平衡格林函数的相同方法工具研究了电子和声子通过边缘无序锯齿形石墨烯纳米带的输运。我们发现，边缘无序显着降低声子的热输运，而只有微弱的有害电子传导。电子和声子的弹性平均自由程的行为指向实现电子晶体与声子玻璃共存的可能性。计算出的热电优值（ZT）的值资格锯齿形石墨烯纳米带作为一个非常有前途的材料热电应用。
2009-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-Crystal Silicon Thermoelectrics by Phonon Engineering
在此，我们报告了使用纳米结构的晶体硅作为热电材料和其集成到热电采集器。概念验证依赖于通过引入尺寸在电子平均自由程和声子平均自由程之间缩放的孔来部分抑制晶格热输运。换句话说，我们人为地瞄准了电子晶体声子玻璃权衡热电效率。这些器件是使用CMOS兼容工艺制造的，在热电堆之间的温差从几K到200 K的情况下，其发电量从每平方厘米几微瓦到每平方厘米几毫瓦。这些数字证明了使用面积小于平方厘米的硅芯片为具有环境或身体热量的自主设备供电的能力。本文还报道了使用开发的示范集成热电冷却的可能性。
2022-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Designing new Zintl phases SrBaX (X = Si, Ge, Sn) for thermoelectric applications using \textit{ab initio} techniques
本文通过第一性原理计算设计新型Zintl相SrBaX（X = Si, Ge, Sn），发现其具有极低晶格热导率和优异热电性能，其中SrBaGe在700 K时ZT约为2.0，且p型和n型掺杂性能相当，有望成为高性能热电材料。
2025-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Graphdiyne: a two-dimensional thermoelectric material with high figure of merit
石墨二炔作为一种新型的碳同素异形体，由于其独特的二维结构而引起了人们的广泛关注。在这里，我们通过多尺度计算证明，与石墨烯不同，graphdiyne具有天然的带隙，同时具有高电导率，大塞贝克系数和低热导率。在空穴和电子的载流子浓度分别为2.74*10^11/cm ^2和1.62*10^11/cm ^2时，石墨烯的室温ZT值可分别优化为3.0和4.8，这使其成为热电界实现“声子-玻璃和电子-晶体”概念的理想体系。
2015-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-energy optical phonons induce glassy-like vibrational and thermal anomalies in ordered crystals
人们普遍认为，结构玻璃和无序晶体在它们的热、机械和声学性质上表现出异常，这是无序耗散环境中长波近似被破坏的表现。然而，最近在包括热电化合物在内的完全有序的晶体中也观察到了相同类型的玻璃状异常（即，在德拜能级以上的振动态密度（VDOS）中的玻色子峰、在$T\simeq10 K$处的归一化比热中的峰等）。在这里，我们提出了一个理论，预测这些令人惊讶的效果在完美有序的晶体作为一个结果的低洼（软）光学声子。特别是，可以看出，一个强大的玻色子峰异常（低能量过剩的模式）在VDOS可以几乎完全是由于低能量光学声子的存在下，只要他们的能量是可比的声学模式在布里渊区边界。玻色子峰预计也发生在低$T$的热容。在存在强阻尼（这可能是由于有序晶体中的非谐性）的情况下，这些光学声子有助于$T$偏离德拜$T^{3}$定律，产生$T$中的线性行为，这是玻璃的典型行为，即使在模型中没有做出任何无序假设。这些发现对于理解和调节热电化合物的热输运性质，以及可能对于增强电子-声子超导性是相关的。
2020-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structural origins of ultra-low glass-like thermal conductivity in AgGaGe3Se8
本研究发现四元银基硫族化合物AgGaGe3Se8具有超低玻璃态热导率，其机制源于Ag原子无序、结构非谐性与软键合。
2024-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Mechanisms of Glass-Like Lattice Thermal Transport in Cubic Cu$_{12}$Sb$_{4}$S$_{13}$ Tetrahedrites
基于立方四面体的材料（Cu $_{12}$ Sb $_{4}$ S $_{13}$）是有用的热电材料，具有不寻常的热和电传输性质，例如非常低且几乎与温度无关的晶格热导率（$κ_{L}$）。我们解释的微观起源的玻璃状的$κ_{L}$在铜$_{12}$锑$_{4}$ S $_{13}$通过明确治疗非谐高达四次项的声子能量和声子散射率。我们发现，与三角配位的铜原子的强不稳定的声子模式是非谐稳定以上约$100$ K和继续硬化随着温度的升高，与实验数据一致。这种温度诱导的硬化效应通过减少三声子过程的可用相空间来减少载热声学模式的散射，从而平衡由于声子群引起的散射的常规$\propto T$增加并产生几乎与温度无关的$κ_{L}$。此外，我们发现，非常强的声子加宽导致传统的声子气体模型的定性故障和修改的主导热传输机制从粒子状声子波包传播的非对角项描述的热通量运营商，这是典型的玻璃和无序晶体中盛行的非相干隧道。我们的工作为更深入地理解具有强非谐性的复杂晶体中的玻璃状热导率铺平了道路。
2020-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Compositional and temperature evolution of crystal structure of new thermoelectric compound LaOBiS2-xSex
我们研究了新的热电材料LaOBiS 2-xSex的晶体结构，其热电性能的增强Se取代，通过使用粉末同步辐射X射线衍射和Rietveld细化。LaOBiS_（2-x）Sex的金属导电性和热电功率因数的提高可以用面内Ch 1位（Ch = S，Se）Se浓度的增加引起的更高的面内化学压来解释。高温X射线衍射测量最佳取代LaOBiSSe揭示了巨大的原子位移参数（UISO）的Bi和Ch原子的BiCh 2导电层。面内Bi和Ch 1位的原子位移参数（U11和U33）的各向异性分析表明，Bi原子在300 K以上沿c轴方向表现出大的原子位移，这可能是LaOBiSSe中低热导率的起源。沿c轴方向的大的Bi振动可能与面内振动有关，这是获得低热导率和声子玻璃电子晶体状态的新策略。
2016-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Decoupled anisotropic Charge-Phonon Transport Enables Exceptional n-Type Thermoelectric Performance in CuBiSCl$_2$
本研究通过第一性原理计算发现 CuBiSCl$_2$ 沿 $a$ 轴实现电荷与热输运的显著解耦，通过各向异性键合层级结构同步优化电子迁移率和晶格热导率，实现 1.57 的峰值 $ZT$，成为“声子玻璃-电子晶体”范式的理想模型。
2025-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond electron diffraction reveals local disorder and local anharmonicity in thermoelectric SnSe
该研究结合飞秒电子衍射等技术，首次识别热电材料SnSe的静态局域无序与局域非谐性，揭示其超快结构动力学特征，提出类玻璃热输运通道新机制，更新了SnSe超低热导率的认知，为材料构效关系研究提供新方法。
2023-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Ultralow Thermal Conductivity in Full-Heusler Semiconductors
半导体半-和在较小程度上，全-Heusler化合物是有前途的热电材料，由于其引人注目的电子性能与大功率因数。然而，固有的高导热性导致有限的热电效率，迄今为止阻碍了它们在实际应用中的广泛使用。在这里，我们报告的一类迄今未知的稳定的半导体全赫斯勒化合物的计算发现10价电子（$X_2YZ$，$X$ =钙，锶，钡; $Y$ =金和汞; $Z$ =锡，铅，砷，锑，铋）通过高通量$ab-initio$筛选。这些新化合物由于重贵金属的强非谐振动而表现出接近理论最小值的超低晶格热导率$κ_{\text{L}}$，同时保持高功率因数，从而产生优异的声子玻璃电子晶体材料。
2016-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning for predicting ultralow thermal conductivity and high ZT in complex thermoelectric materials
本文结合统一热输运理论与机器学习辅助自洽声子计算，揭示了Tl$_9$SbTe$_6$超低热导率的微观机制，并预测其p型和n型最大ZT值分别达3.17和2.26。
2024-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Subamorphous thermal conductivity of crystalline half-Heusler superlattices
提高热电品质因数的探索主要遵循降低热导率同时保持材料的功率因数不变的路线图。理想地，需要电子晶体声子玻璃系统。在这项工作中，我们报告了一个非凡的减少跨平面的热导率在晶体（TiNiSn）：（HfNiSn）半Heusler超晶格。我们创建SL的热导率低于有效的非晶极限，这是保持在一个大的温度范围（120-300 K）。我们在室温下测量的热导率值低至0.75 W/（m K），迄今为止报道的半Heusler化合物的最低热导率值。通过改变沉积条件，我们还证明了超晶格的单段生长方式对热导率的影响很大。这些发现显示了热电发电机的巨大潜力，其中需要显著降低热导率，但不会失去系统的晶体质量。
2018-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Bonding Hierarchy and Coordination Interaction Leading to High Thermoelectricity in Wide Bandgap TlAgI2
研究揭示宽禁带 Zintl 型 TlAgI2 凭借 Ag-I 反键态、键合层级与配位作用实现极低热导和 2.20 的高 ZT。
2024-09-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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。
2023-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Phonon Transport in Patterned Two-Dimensional Materials from First Principles
声子尺寸效应诱导纳米材料的弹道输运，挑战傅立叶定律。非扩散热传输由Peierls-Boltzmann传输方程（BTE）捕获，通常在松弛时间近似（RTA）下求解，该方程假设对角散射算子。虽然RTA在很宽的温度范围内对许多相关材料（如硅）都是准确的，但它低估了大多数二维（2D）系统（众所周知的石墨烯）中的热传输。在这里，我们提出了一种形式主义，基于BTE与完整的碰撞矩阵，用于计算任意图案化的二维材料的有效热导率。我们将我们的方法应用于多孔石墨烯，并发现具有微米量级特征尺寸的配置中具有较强的热传输抑制;这一结果植根于石墨烯中的大型广义声子MFP，证实了通过相对粗糙的图案化具有较强的热传输可调谐性的可能性。最后，我们提出了一个有前途的材料配置与低导热系数。我们的方法使热电和热路由应用的二维材料的无参数设计。
2020-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Characterization of rattling in relation to thermal conductivity: ordered half-Heusler semiconductors
影响半导体热导率的因素是一个非常有科学意义的话题，特别是在热电方面。关键的发展是声子玻璃电子晶体（PGEC）的概念和实现这一目标的相关想法。我们使用第一性原理声子和热导率的计算，以探讨的概念，摇铃的化学计量有序的半Heusler化合物。这些化合物可以看作是填充的锌掺杂材料，如果填充原子是弱键合的，则可以看作是一个填充原子。我们使用两个简单的指标，一个与频率相关，另一个与键挫折和非和谐性相关。我们发现，这两种措施与热导率。这表明两者都可以用于筛选低导热性的材料。
2020-01-22 cond-mat.mtrl-sci
ZT enhancement in solution-grown Sb(2-x)Bi(x)Te3 nanoplatelets
我们报道了一种溶液处理的，配体支持的15-20 nm厚的Sb（2-x）Bi（x）Te 3纳米片的合成。在通过容易的基于NH 3的蚀刻程序完全去除配体之后，将片晶火花等离子体烧结成具有保留的晶粒尺寸的p型纳米结构体材料。由于这种纳米结构，总热导率降低了60%，与体材料相比，电导率降低了20%，证明了声子玻璃电子晶体概念的可行性。与最先进的块状材料相比，无量纲热电优值提高了15%，同时将最大值转移到显著更高的温度。
2011-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling Intrinsic Thermal Conductivity in Layered Conductive MOF Single Crystals
研究层状导电MOF单晶的内在热导率，发现其在π-π堆叠方向具有超低热导率，揭示结构模调和平面相关无序对声子散射的影响。
2026-04-03 cond-mat.mtrl-sci
A Unified Understanding of Minimum Lattice Thermal Conductivity
本文提出统一理解最小晶格热导率的第一性原理模型，发现晶体高温极限下其有界且与结构复杂性无关，并借助机器学习扩展预测，指导材料工程实现超低热导率。
2023-06-20 cond-mat.mtrl-sci
