Two channel model for optical conductivity of high mobility organic crystals
我们表明，高迁移率的有机晶体并五苯和Rubrene的电导率的温度依赖性可以定量描述的模型的框架下，载流子被散射的淬火本地杂质和相互作用的声子的Su-Schrieffer-Hegger（SSH）耦合。在这个模型中，我们提出的近似自由的流动性和光学电导率的世界线蒙特卡罗，我们推广到耦合到声子和杂质的情况下获得的结果。我们发现这些化合物中的载体动力学的指纹，不同于传统的金属和载体的动力学可以被描述为一个叠加的德鲁德长期代表扩散移动粒子和洛伦兹长期与本地化的电荷的动态。
2019-01-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Glasslike vs. crystalline thermal conductivity in carrier-tuned Ba8Ga16X30 clathrates (X = Ge, Sn)
通过对Ba_8Ga_（16）X_（30）（X = Ge，Sn）包合物的单晶X射线衍射、热导率k（T）和比热Cp（T）的研究，解决了目前在某些晶体材料中观察到的类玻璃热导率起源的争论。这些晶体显示出完全不同的低温k（T）行为，这取决于它们的载流子是电子还是空穴，在前一种情况下显示出通常的结晶峰，而在后一种情况下显示出异常的玻璃状平台。相比之下，Cp（T）高于4 K和一般的结构性质基本上是不敏感的载波调谐。我们分析了这些综合结果的框架内的隧道/共振/瑞利散射模型，并得出结论，从晶体到类玻璃k（T）的演变是伴随着增加的有效密度的隧道态和共振散射水平，而这些贡献都不能单独占观察到的变化在整个温度范围内。这表明，决定结晶或玻璃状行为的最相关因素是客体振动模式和具有不同载流子的骨架之间的耦合强度。
2006-06-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Oscillation phenomena and experimental determination of exact mathematical Stability Zones for magneto-conductivity in metals having complicated Fermi surfaces
本文研究了在$\, {\bf B} \, $方向空间中，正常金属磁导率稳定区边界的精确实验确定问题。可以看出，这个问题原来是不平凡的，因为稳定区的确切边界实际上是不可观察的直接测量电导率。然而，这个问题可以有效地解决与正常金属中的振荡现象（回旋共振，量子振荡）的研究，揭示了一个稳定区的数学边界上的奇异行为的帮助。
2020-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of Magneto-Conductivity of Bismuth Selenide -- A Topological Insulator
本文报道了在14特斯拉的磁场范围内，不同温度下Bi_2Se_3单晶的磁导率分析。采用自熔法生长单晶，并通过X射线衍射、扫描电子显微镜和拉曼光谱进行表征。在14 T的磁场和5 K的温度下，单晶显示出约380%的磁电阻（MR）。Hikami Larkin Nagaoka（HLN）方程已被用来拟合的磁导率（MC）的数据。然而，HLN拟合曲线在高于1特斯拉的较高磁场下偏离，表明表面驱动电导率的作用随着磁场的增加而抑制。本文提出了一个由表面驱动的HLN和添加的量子扩散和体载流子驱动的经典项组成的推测模型。该模型成功地解释了Bi_2Se_3单晶在不同温度（5 ~ 200 K）和外加磁场（最高达14 T）下的MC。
2021-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Short-range Crystalline Order-Tuned Conductivity in Cr$_2$Si$_2$Te$_6$ van der Waals Magnetic Crystals
二维磁性材料（2DMM）不仅对研究二维长程磁有序的本质具有重要意义，而且对未来的自旋电子器件也具有重要意义。特别令人感兴趣的是2DMM，其中可以通过电传导来操纵自旋。而Cr $_2$ Si $_2$ Te $_6$在少层晶体中表现出磁有序，其大的带隙抑制了电子传导。在这里，我们表明，缺陷引起的短程晶体顺序在Cr $_2$ Si $_2$ Te $_6$的长度尺度低于0.6 nm诱导大幅降低的带隙和稳健的半导体行为下降到2 K，变成金属10 GPa以上。我们的研究结果将有助于2DMM中导电态的设计，并呼吁剥离型单晶中电子结构的自旋分辨测量。
2022-08-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Experimental determination of phonon thermal conductivity and Lorenz ratio of single crystal metals: Al, Cu and Zn
我们用磁热电阻法测量了纯单晶金属在宽温度范围内的晶格热导率。施加大的横向磁场以抑制电子热传导。测量了总热导率和电导率随外加磁场的变化。然后通过外推零电导率下的热导率与电导率曲线来提取晶格热导率。我们用这种方法在5 ~ 60 K温度范围内测量了Al（100）、Cu（100）和Zn（001）单晶的晶格热导率和洛伦兹数。我们的结果表明，所测量的声子热导率随温度的变化曲线在德拜温度的十分之一附近有一个峰值，并且发现Lorenz数在中间温度范围内偏离Sommerfeld值。
2017-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Thermal Conductivity in Single Crystal beta-Gallium Oxide
用时域热反射法（TDTR）测量了β-Ga_2 O_3单晶在80- 495 K温度范围内沿四个晶向的热导率。室温下，[010]方向的热导率最高，为27.0 ± 2.0 W/mK，[100]方向的热导率最低，为10.9 ± 1.0 W/mK。在高温下，热导率遵循Umklapp声子散射的~1/T关系特征，表明在\b{eta} -Ga 2 O 3晶体中声子主导的热传输。测量的实验热导率由第一性原理计算支持，这表明热导率的各向异性是由于沿不同晶向的声速的差异。
2014-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Hikami-Larkin-Nagaoka (HLN) treatment of the Magneto Conductivity of Bi2Te3 Topological Insulator
本文报道了一种特性良好的Bi_2 Te_3晶体在不同温度下，在高达5特斯拉的磁场下的磁导率分析。晶体生长的细节和各种物理性质，包括高线性磁阻已经被我们中的一些人报道。为了详细说明Bi 2 Te 3晶体的输运性质，将磁电导率拟合到已知的HLN（Hikami Larkin Nagaoka）方程，发现导电机制由表面驱动的WAL（弱反局域化）和体WL态共同主导。表示局部化类型（WL、WAL或WL和WAL两者）的HLN方程系数的值落在-0.5至-1.5的范围内。在我们的情况下，所研究的晶体的低场（0.25Tesla）拟合显示出的值接近-0.86的研究温度高达50 K，表明WAL和WL的贡献。相位相干长度随温度的升高从98.266 nm减小到40.314 nm。总而言之，这封简短的信报告了这样一个事实：体相Bi 2 Te 3遵循HLN方程，对其进行定量分析有助于了解所研究晶体的WAL对WL贡献的质量，从而了解表面与体相的电导率。
2018-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Multiphased alkali halide mixed crystals: The conductivity activation energy
本文报道了用熔体法制备NaBr和KBr混晶及其物理性质。在不同温度下进行了电测量，结果表明，它们的电导率随温度的升高而增加，并与体相组成呈非线性变化。我们发现，对于大多数研究的组合物，从温度变化的电导率推导出的活化能服从一个相互关联的缺陷吉布斯能与体弹性和膨胀率数据的热力学模型。
2017-05-03 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
Comments on the paper: Optical reflectance, optical refractive index and optical conductivity measurements of nonlinear optics for L-aspartic acid nickel chloride single crystal
我们认为，标题论文（Optics Communications 2013）的作者报告的L-天冬氨酸氯化镍晶体实际上是众所周知的二水合（L-天冬氨酸）镍（II）水合物晶体。
2015-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Experimental determination of phonon thermal conductivity and Lorenz ratio of single crystal bismuth telluride
用磁热电阻法测量了Bi $_2$ Te $_3$单晶在5 ~ 60 K的晶格热导率。在测量热导率和电阻率时，我们施加一个大的横向磁场来抑制电子热传导。然后通过将热导率对电导率曲线外推至零电导率值来计算晶格热导率。结果表明，在中温区，声子热导率服从$e^{(Δ_{min}/T)}$温度关系，Lorenz比对应于修正的Sommerfeld值.我们对Bi $_2$ Te $_3$的低温实验数据和分析是对Goldsmid [14]先前测量和Broido $\textit{et al.}$ [21]在100 - 300 K高温下的理论计算的重要补充。
2017-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Significant Reduction of Graphene Thermal Conductivity by Phononic Crystal Structure
采用分子动力学模拟研究了石墨烯声子晶体（GPnC），又称石墨烯纳米网的热导率。研究了GPnCs的热导率随长度和温度的变化关系。研究发现，GPnCs的热导率明显低于石墨烯，并且可以通过改变孔隙率和周期长度来有效地调节。例如，当孔隙率从约21%变化到65%时，GPnC的热导率与石墨烯的热导率的比率可以从0.1变化到0.01。声子参与比谱表明，更多的声子模式在GPnCs与较大的孔隙率本地化。我们的研究结果表明，创建GPnCs是一种有价值的方法来有效地操纵石墨烯的热导率。
2014-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Charting Lattice Thermal Conductivity of Inorganic Crystals
热导率是基本的材料性质，但预测具有挑战性，在约$10^5$合成的无机材料中，只有不到5%被记录。在这项工作中，我们提取的结构化学控制晶格热导率，通过结合图形神经网络和随机森林的方法。我们发现，无论是平均值和变化的晶胞构型性质，如原子体积和键长，是最重要的功能，其次是质量和元素电负性。我们将晶格热导率的结构化学绘制成扩展的范-阿克尔三角形，并预测无机晶体结构数据库中所有已知无机材料的热导率。对于后者，我们开发了一个可扩展到其他应用程序的迁移学习框架。
2020-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Quadratic-in-magnetization permittivity and conductivity tensor in cubic crystals
我们提出了对角和非对角元素的介电常数和电导率张量的二阶磁化立方晶体。对于任意磁化方向和（001）、（011）和（111）表面取向，我们将所有张量元素表示为一般样品取向的函数。最后，我们讨论了如何从实验和从头计算中提取不同样品表面取向的二阶介电常数张量的二次元素G的值。
2013-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of thin insulating films determined by tunnel magneto-Seebeck effect measurements and finite-element modeling
通常，仅通过电学方法很难在实验上获得薄绝缘膜的热导率。在这里，我们提出了一种新的方法，利用隧道磁塞贝克效应（TMS）结合有限元建模（FEM）。我们分别测量了2.6 nm薄势垒MgAl $_2$ O $_4$（MAO）和MgO的激光加热磁性隧道结的激光诱导TMS和绝对热电压。在屏障的介电击穿之后的绝对热电压的第二测量准许洞察堆叠的剩余热电压。因此，可以识别没有来自引线的任何寄生能斯特贡献的纯TMS。通过COMSOL与FEM结合，我们能够提取MAO（$0.7$ W/（K $\cdot$ m））和MgO（$5.8$ W/（K $\cdot$ m））的热导率值，这些值与理论预测非常一致。我们的方法提供了一个新的有前途的方法来提取实验上具有挑战性的参数的薄绝缘膜的热导率。
2018-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Finite-temperature conductivity and magnetoconductivity of topological insulators
拓扑绝缘体的电子输运实验面临着一个两难的选择。磁导率的负尖点被广泛认为是拓扑表面态的量子输运特征，这些拓扑表面态不受局域化的影响，并且表现出弱的反局域化。然而，当温度降低时，测得的电导率下降，表现出与普通无序金属一样的弱局域化的典型特征。本文在同时考虑电子-电子相互作用和量子干涉的情况下，给出了无质量和有质量狄拉克费米子的电导率公式，它是磁场和温度的函数.该公式通过明确阐明电导率的温度依赖性由相互作用主导，而磁导率主要由量子干涉贡献来调和这一困境。该理论为定量研究拓扑绝缘体和其他二维Dirac类系统（如石墨烯、过渡金属二硫属化物和硅烯）中的输运铺平了道路。
2014-04-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon Lifetimes and Thermal Conductivity of the Molecular Crystal $α$-RDX
采用三种基于声子的导热模型对有机分子晶体$α$ -RDX的传热性能进行了研究。研究发现，广泛使用的Peierls-Boltzmann模型在结晶材料中的热输运打破了$α$ -RDX。我们表明，这种故障是由于一个很大程度的非谐性，导致扩散类载流子的主导地位。尽管是针对无序系统发展的，但艾伦-费尔德曼导热理论实际上给出了热输运的最佳描述。这可能是因为扩散载体贡献了$α$ -RDX中超过95%的热导率。扩散载流子的优势大于以前在其他完全有序的晶体系统中观察到的。这些结果表明，范德华键合的有机结晶固体以比简单原子晶体更类似于无定形材料的方式导热。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Conductivity in Magnesium-Doped Al_2 O_3 Crystal at Moderate Temperatures
在273 ~ 800 K温度范围内，用交流和直流电测量方法研究了含[Mg]^{0}心的Al_2O_3：Mg单晶的电导率。在低磁场下，触点阻塞。在高电场下，电流稳定地流过样品，并且I-V特性对应于具有串联电阻（体电阻）的直接偏置势垒。交流测量产生结电容值和样品电阻值，并提供完全可重现的电导率值。电导率随[Mg]^{0}浓度线性变化，热激活能为0.68 eV，与文献报道的自由空穴运动激活能一致.
2000-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.str-el
Frequency dependence of conductivity in the layered In$_4$Se$_3$ crystals
本文研究了In $_4$ Se $_3$（纯的和掺铜的）晶体在氮温区的电导率随频率的变化关系。结果表明，费米能级附近局域能级上的变长跳跃是晶体中电荷转移的主要机制。对于纯In $ _4$ Se $ _3$晶体，局域态密度为$10^{17}-10^{18}$ eV $^{-1}\cdot$ cm $^{-3}$，平均跳跃长度为220- 350 μ m。在层状晶体的准无序系统模型中考虑了局域态产生的原因。
2020-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Origin of high thermal conductivity in disentangled ultra-high molecular weight polyethylene films: ballistic phonons within enlarged crystals
取向聚合物的热输运性质具有重要的理论意义和实用价值。最近在解缠结的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）膜中报道了高热导率（$\gtrsim 50$ Wm $^{-1}$ K $^{-1}$），大大超过了先前报道的取向膜的值。然而，相互矛盾的解释已经提出了高热导率的微观起源。在这里，我们报告的热导率和平均自由程累积功能的解缠结UHMWPE薄膜（拉伸比$\sim 200$）使用低温稳态热导率测量和瞬态光栅光谱的表征。在30 - 300 K的温度范围内，我们观察到热导率与光栅周期的显著相关性.考虑到这一观察，低温体热导率的测量，和分析使用各向异性德拜模型，我们得出结论，纵向原子振动的平均自由程约400纳米是主要的热载体和拉伸比$\gtrsim 150$的高热导率产生的扩大与拉伸扩展晶体。平均自由程似乎仍然受到扩展晶体尺寸的限制，这表明尚未实现解缠结UHMWPE膜的热导率上限。
2021-11-22 cond-mat.mtrl-sci
(NaCl)_x(KCl)_{y-x}(KBr)_{1-y} single crystals: study of the ac conductivity activation energy
本文报道了以NaCl、KCl和KBr为原料，熔融生长的碱金属卤化物混合晶体的交流电测量结果。他们表现出的所有的电参数与散装组合物的非线性变化。在这里，我们表明，这些混合系统，根据其主要成分，被分为三类，在每个类别中，活化能的交流电导率与B线性增加$Ω$，其中B是等温体积模量和$Ω$的平均体积每原子。
2017-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Growth, Characterization and High Field Magneto-Conductivity of Co0.1Bi2Se3 Topological Insulator
本文报道了掺Co的Bi_2Se_3单晶的生长和输运性质。观察到添加Co的样品的晶格参数a和b的值与纯Bi 2Se 3相比增加。拉曼光谱显示出较高的拉曼位移的相应振动模式的Co 0.1Bi2Se 3，和电阻率曲线与没有施加磁场显示出金属的行为。两种晶体都在14特斯拉的外加磁场下进行磁阻（MR）测量。发现MR的值从Bi2Se3的约380（5K，14特斯拉）降低到Co0.1Bi2Se3的200度。为了详细说明纯Bi2Se3晶体和添加Co的Bi2Se3晶体的输运性质，将磁导率拟合为HLN（Hikami Larkin Nagaoka）方程，发现电荷传导主要由表面驱动的WAL（弱反局域化）主导，在两种晶体中可以忽略不计的体WL（弱局域化）贡献。不同温度下的MH曲线显示出铁磁性和抗磁性的结合。另一方面，电子顺磁共振（EPR）表明，纯Bi_2Se_3是抗磁性的，而Co在室温下具有铁磁性，共振场约为3422Oe。
2018-12-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Correlation between Thermal Properties, Electrical Conductivity and Crystal Structure in the BaCe0.80Y0.20O2.9 Proton Conductor
本文报道了BaCe_（0.80）Y_（0.20）O_（2.9）质子导电材料的高温中子衍射研究。我们的研究结果精确地定义了化合物的结构演化作为温度的函数，从单斜（室温）到立方（800 ℃）结构。中子数据已与量热测量（TGA和DSC）和材料的导电性能。
2007-11-16 cond-mat.mtrl-sci
On the low-temperature anomalies in the thermal conductivity of plastically deformed crystals due to phonon-kink scattering
以前的实验研究的塑性变形的铅晶体在超导状态下的热导率显示出强烈的异常的热导率。对于弯曲的${}^4\text{He}$样品的热导率也发现了类似的效果。到目前为止，对这些结果的理论解释仍然缺失。在本文中，我们将介绍声子扭结散射的过程，并表明它定性地解释了实验发现的异常。
2012-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of nano-void density, size, and spatial population on thermal conductivity: a case study of GaN crystal
晶体的热导率对表面和纳米级缺陷的存在很敏感。虽然这为定制热导率提供了巨大的机会，但只有当热导率对缺陷密度、尺寸和空间分布的依赖性被理解和量化时，才能实现用于特定电子或热电应用的纳米晶体的真正“声子工程”。不幸的是，纳米级缺陷的影响的实验研究是相当具有挑战性的。虽然分子动力学模拟在计算热导率方面是有效的，但是可以利用可行的计算资源探索的缺陷密度范围是不切实际的高。因此，以前的工作还没有产生一个充分详细的了解热导率对纳米缺陷的依赖。以GAN为例，结合物理解析模型和高收敛的大规模分子动力学模拟，研究了缺陷对热导率的影响。导热系数作为空隙密度，尺寸和人口的函数的解析表达式已被推导和证实的模型，模拟和实验。
2012-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Boron isotope effect on the thermal conductivity of boron arsenide single crystals
最近发现具有锌双金属结构的砷化硼（BAs）具有异常的热导率（k），这为BAs等高热导率材料的研究提供了新的前景。随着晶体生长技术的不断发展，硼同位素对钡单晶热导率的影响仍不完全清楚。在这里，我们报告了详细的研究与不同的同位素比的BA的单晶生长，并证明，同位素纯的BA的k是至少10%以上，比从天然B生长的BA。拉曼光谱表征显示不同的BA样品之间的散射的差异。所得结果对进一步研究同位素对优化BAs的k值的影响具有指导意义。
2019-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Above-room-temperature giant thermal conductivity switching in spintronic multilayer
热开关是一种有效的主动热流控制方法，近年来在纳米级热管理技术方面受到越来越多的关注。在磁性和自旋电子材料中，热导率取决于磁化结构：这是磁热阻效应。在这里，我们表明，外延Cu/Co $_{50}$ Fe $_{50}$多层膜具有巨大的磁场诱导调制的跨平面热导率。Cu/Co $_{50}$ Fe $_{50}$多层膜在室温下的磁热电阻比达到150%，远高于以往的最高值。虽然该比值随温度的升高而减小，但在400 K以下仍出现~100%的巨磁热电阻效应。观察到Cu/Co $_{50}$ Fe $_{50}$多层膜的热导率的磁场依赖性比跨平面电导率的磁场依赖性大约两倍。巨磁热电阻效应的观察阐明了自旋电子多层膜作为热开关器件的潜力。
2020-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Pushing thermal conductivity to its lower limit in crystals with simple structures
本研究发现简单结构晶体AgTlI₂室温热导率低至0.25 W/mK，通过理论与实验揭示其强晶格非谐性源于Ag原子的剧烈振荡，且存在传播与扩散型热导率双低的反常特性，为超低热导率材料研发提供了新方向。
2023-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent thermal conductivity and diffusivity of a Mg-doped insulating $β$-$\mathrm{Ga_2O_3}$ single crystal along [100], [010] and [001]
$β$ - $\mathrm{Ga_2O_3}$的单斜晶体结构导致热性能的显著各向异性。采用2-$ω$法分别测量了[010]和[001]方向的热扩散率$D$，并测定了同一绝缘Mg掺杂的$β$ - $\mathrm{Ga_2O_3}$单晶的[100]、[010]和[001]方向的热导率$λ$。我们检测到的热扩散率和电导率值的$D_{[010]}/D_{[001]}=λ_{[010]}/λ_{[001]}=1.4\pm 0.1$的温度无关的各向异性因子。从300 K到150 K，温度依赖性符合声子-声子-Umklapp散射过程。低于150 K点缺陷散射降低了估计的声子-声子-Umklapp散射值。
2016-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of molecular crystals with self-organizing disorder
在2-130 K温度区间内，测定了质子化C_2H_5OH和氘代C_2D_5OD乙醇、环状物质（环己醇C_6H_（11）OH、氰基环己烷C_6H_（11）CN、环己烯C_6H_（10））和氟里昂112（CFCl_2）_2的取向玻璃的热导率。所研究的物质表现出与无序系统物理有关的新效应。揭示了分子取向玻璃热导率的普遍温度依赖性。在低温下，热导率表现出一种普遍的行为，可以用软势模型来描述。在相对高的温度下，热导率具有模糊的最大值，然后随着温度的升高而降低，这通常发生在晶体结构中。
2014-04-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Effect of the attachment of ferromagnetic contacts on the conductivity and giant magnetoresistance of graphene nanoribbons
特别是碳基纳米结构和石墨烯，作为纳米电子学和自旋电子学的新材料引起了人们的极大兴趣。在这种情况下，最重要的问题之一是外部电极对石墨烯纳米带（GNR）的电子性质的影响。目前的理论方法是基于紧束缚模型和修改的格林函数的递归过程。结果表明，在弹道输运范围内，就电导率而言，所谓的端部接触几何形状（具有最小GNR/电极界面面积）通常比其侧面接触对应物（具有较大的覆盖面积）更有利于实际应用。然而，关于巨磁阻系数，情况正好相反，因为自旋分裂效应在较低导电侧接触设置中更显著。
2012-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh Thermal Conductivity in Isotopically Ultrapure Single-Crystal Diamond
Peking University（北京大学）
本研究报道了同位素超纯单晶金刚石（13C含量约0.00024%）的室温导热率约为3100 W m-1 K-1，显著高于天然金刚石，但表明极端纯化下存在其他声子散射机制（如空位缺陷）。
2026-09-22 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
Glass-Like Thermal Conductivity in Nanostructures of a Complex Anisotropic Crystal
复杂晶体中振动模式的尺寸效应在很大程度上仍未被探索，尽管它们在各种电子和能量转换技术中很重要。通过四探针热输运测量方法的进步，我们报告了在~20 nm厚的高锰硅化物单晶带中观察到的玻璃状热导率，高锰硅化物是一种复杂的各向异性晶体，沿无公度c轴具有~10 nm尺度的晶格常数。边界散射效应对于许多振动模式是强的，因为它们的群速度或扩散性质中的强各向异性，而限制效应对于沿着c轴具有长波长的声学模式是显著的。此外，由于纳米结构样品的不寻常的组成，两个子结构之间的不相容性增加，从而抑制了纳米结构中非传播扩散模式的传输。这些独特的效应指出了抑制复杂材料中晶格热导率的多种新方法。
2017-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Three-Dimensional Anisotropic Thermal Conductivity Tensor of Single Crystalline \b{eta}-Ga2O3
近年来，\b{eta} -Ga 2 O 3在高功率电子器件中引起了相当大的兴趣，其中\b{eta} -Ga 2 O 3的热性能起着关键作用。由于单斜晶格结构，预期\b{eta} -Ga 2 O3的热导率是三维（3D）各向异性的。采用时域热反射法（TDTR）测量了（010）取向\b{eta} -Ga 2 O 3单晶的三维各向异性热导率张量。我们的测量结果表明，在室温下，最高的面内热导率沿[001]和[102]之间的方向，值为13.3+/-1.8 W/mK，最低的面内热导率接近[100]方向，值为9.5+/-1.8 W/mK。沿[010]方向的贯通面导热率在所有方向中具有最高值22+/-2.5W/mK。还测量了\b{eta} -Ga 2 O 3的热导率随温度的变化，并与改进的Callaway模型计算进行比较，以了解温度依赖性和杂质散射的作用。
2018-11-07 cond-mat.mtrl-sci
On the upper limit of thermal conductivity GaN crystals
估算了含天然丰度同位素的完整纤锌矿GAN晶体的最大热导率κ_{max}。在T_{max} =32 K时，我们的上限κ=4800 W/Km小于Liu和Balandin计算的κ=6000 W/Km，高于Slack等人获得的κ=3750 W/Km。将Mion等人在300-450 K范围内得到的唯象关系κ \propto T^{-1.43}推广到200- 300 K。当温度高于T_（max）时，Grueneisen常数γ= 1.35时，我们的实验数据与Callaway公式的拟合最好。
2007-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity calculation in anisotropic crystals by molecular dynamics : application to alpha-Fe2O3
在这项工作中，我们的目标是使用经典的分子动力学模拟和专门的数值方法来研究材料的热性能。我们主要集中在导热系数κ使用非平衡分子动力学研究的结晶固体，即赤铁矿（α-Fe 2 O3），施加的热通量的响应，是在现实生活中的应用。我们提出了一种计算κ的方法以及赤铁矿的适应潜力。考虑到模拟箱的大小，我们表明，不仅纵向尺寸（在热通量的方向上），而且横向尺寸在κ的确定中起作用，并且应该适当地收敛，以获得可靠的结果。此外，我们提出了在两个不同的晶体学方向的热导率计算的比较，以突出的空间各向异性，我们调查的非线性温度行为通常观察到NEMD方法。
2017-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Ultralow thermal conductivity of single crystalline porous silicon nanowires
多孔材料提供了大的表面体积比，从而提供了一个旋钮，以前所未有的方式改变基本属性。在热输运中，多孔纳米材料不仅可以通过增强声子从孔的边界散射从而减小声子平均自由程，而且可以通过降低声子群速度来降低热导率。在这里，我们建立了一个结构-性能的关系，通过测量的孔隙率和热导率的个别化学蚀刻单晶硅纳米线，使用一种新的电子束加热技术。这种多孔硅纳米线表现出极低的扩散热导率（对于43%的孔隙率，在300 K下低至0.33Wm-1 K-1），甚至低于非晶硅的扩散热导率。这种超低热导率的起源被理解为声子群速度的降低，通过测量杨氏模量以及晶体硅中有史以来报道的最小结构尺寸（小于5 nm）进行了实验验证。分子动力学模拟支持硅纳米线的热导率作为孔隙率的函数的急剧降低的观察。这种多孔材料提供了一个有趣的平台来调整声子输运，这可以在电子和纳米机电系统的功能材料的设计中是有用的。
2017-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Ionic Conductivity of Bulk Single Crystal Yttria-Stabilized Zirconia by Tailoring Dopant Distribution
本文提出了一个基于从头算的单晶氧化钇稳定氧化锆离子电导率的动力学蒙特卡罗模型。通过结合密度泛函理论计算和团簇展开方法来考虑离子相互作用，并且发现离子相互作用对于再现实验中观察到的有效活化能至关重要。该模型预测，通过将掺杂剂离子排列成超晶格，有效能垒可以降低0.15-0.25 eV。
2010-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Thermal conductivity of rare-earth scandates in comparison to other oxidic substrate crystals
比较了DyScO $_3$、TbScO $_3$和GdScO $_3$与La $_{0.29}$ Sr $_{0.71}$ Al $_{0.65}$ Ta $_{0.35}$ O $_3$（LSAT）和蓝宝石的高温热性能。为了计算热导率，分别通过差示扫描量热法和激光闪光技术测量热容和热扩散率。DyScO $_3$和TbScO $_3$在900 ° K以上显示出热导率的非典型上升，而对于GdScO $_3$、LSAT和蓝宝石，可以观察到在升高的温度下的预期下降。这些结果导致一种新的类型的热传输的建议迁移离子。
2017-11-03 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput computational discovery of 40 ultralow thermal conductivity and 20 highly anisotropic crystalline materials
我们进行了从头算驱动的密度泛函理论为基础的高通量计算，寻找具有低热导率和高热输运各向异性的材料。我们从材料项目中筛选了429种稳定的三元半导体，并通过求解225种材料的玻尔兹曼输运方程获得了声子热导率。我们发现SbRbK 2和40材料的热导率最低为0.16W/m-K，在300 K时热导率低于1 W/m-K。对于各向异性热输运，我们已经确定了6种材料的各向异性大于5和20热输运各向异性高于最大的文献报道的值。
2022-04-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The Origin of the Glass-like Thermal Conductivity in Crystalline Metal-Organic Frameworks
教科书上认为声子，即，传播晶格波的能量量子是理想晶体中的主要热载体。因此，在许多晶体中，例如，体硅的热导率随温度的变化表现出经典的1/T关系，这是由于系统中占主导地位的Umklapp声子-声子散射。然而，许多结晶金属有机骨架的热导率非常低，并且显示出无、弱负甚至弱正的温度依赖性（玻璃状热导率）。在金属有机框架中，热输运是否仍可用声子来描述一直存在争议。本文通过对两种典型系统的研究，晶体沸石咪唑骨架-4（cZIF-4）和晶体沸石咪唑骨架-62（c-ZIF 62）的研究结果表明，金属-有机骨架材料中超低热导率是由于Zn和N原子之间的大质量差和大空穴引起的强声子本征结构散射所致。我们的平均自由程谱分析表明，传播和非传播的非谐振动模式存在于系统中，并作出了很大的贡献的热导率。相应的弱负或正的热导率的温度依赖性是源于传播和非传播的非谐振动模式之间的竞争。我们的研究提供了对金属有机框架中热传输的基本理解，并将指导使用金属有机框架的热相关应用的设计，例如，可燃气体储存、化学催化、太阳能热转化等。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent thermal conductivity in Mg-doped and undoped $β$-$\mathrm{Ga_2O_3}$ bulk-crystals
对于$β$ - $\mathrm{Ga_2O_3}$，关于热性能，特别是导热率$λ$，仅有很少的信息存在。在此，通过在具有$200~\mathrm{μm}$和$800~\mathrm{μm}$厚度的切克劳斯基生长的$β$ - $\mathrm{Ga_2O_3}$块状晶体上应用电3 $ω$方法来测量热导率。在室温下，Mg掺杂的电绝缘和未掺杂的半导体$β$-$\mathrm{Ga_2O_3}$中沿[100]方向的热导率被证实为两种晶体的$13\pm 1~\mathrm{Wm^{-1}K^{-1}}$。随着温度降低至$25~\mathrm{K}$至$λ(25~\mathrm{K})=(5.3\pm 0.6)\cdot 10^2~\mathrm{Wm^{-1}K^{-1}}$，热导率增加。在室温以下，$λ$的声子贡献超过电子贡献。观测到的$λ(T)$函数符合声子-声子-Umklapp散射和Debye模型，其比热约为Debye温度$T\gtrsim 90~\mathrm{K}$的$0.1$倍。本文详细讨论了$T< θ_\mathrm{D}$的声子-声子-Umklapp散射。考虑了点缺陷散射对$T<100~\mathrm{K}$的影响。
2014-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Achieving ultra-high anisotropy in thermal conductivity of plastic crystal through megapascal pressure of hot pressing
本研究通过热压兆帕级压力使[(CH3)4N][FeCl4]塑性晶体薄膜沿(002)晶面择优取向，在16 MPa下实现面内/面间热导率比达5.5的超高各向异性，为柔性电子热管理提供了新途径。
2024-09-03 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
High Thermal Conductivity in Wafer Scale Cubic Silicon Carbide Crystals
高导热电子材料是高性能电子和光子器件的关键组成部分，无论是作为有源功能材料还是热管理材料。我们报告了一个各向同性的高热导率超过500 W m-1 K-1，在室温下，在高品质的晶圆级立方碳化硅（3C-SiC）晶体，这是第二高的大晶体（仅超过金刚石）。此外，发现相应的3C-SiC薄膜具有创纪录的高的面内和跨面热导率，甚至高于具有相同厚度的金刚石薄膜。我们的研究结果解决了一个长期存在的难题，即3C-SiC的热导率的文献值令人困惑地低于结构更复杂的6 H-SiC。进一步的分析表明，在这项工作中观察到的高热导率来自于3C-SiC晶体的高纯度和高晶体质量，这排除了3C-SiC中异常强烈的缺陷-声子散射。此外，通过集成3C-SiC与其他半导体外延生长，我们表明，测得的3C-SiC-Si TBC是最高的半导体接口。这些发现不仅提供了基本的声子输运机制的见解，也表明3C-SiC可能构成一个优秀的宽带隙半导体应用的电力电子作为有源元件或衬底。
2022-07-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Domain Wall Conductivity in Oxygen Deficient Multiferroic YMnO3 Single Crystals
用导电原子力显微镜和压电响应力显微镜研究了缺氧多铁性YMnO_3单晶中畴壁的输运性质。畴壁在电场中极化后表现出显著增强的电导，这可能是由畴壁处的氧空位有序化引起的。电子传导可以通过肖特基发射和Fowler-Nordheim隧穿机制来理解。研究结果表明，通过对极化场中有序氧空位的调控，可以实现对畴壁电导的能带结构工程调控。
2012-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary and defects assisted thermal conductivity of nano-crystalline Gd2Ti2O7 Pyrochlore
研究烧绿石结构陶瓷的热导率对烧绿石结构陶瓷作为惰性基质燃料、氧化物燃料电池电解质和热障涂层的应用具有重要意义。采用放电等离子烧结结合高能球磨的方法制备了纳米晶Gd 2 Ti 2 O 7，研究了孔隙率、结构缺陷和晶界散射对材料热性能的影响。热导率已被测量的温度范围从室温到900 ℃，使用激光闪光装置（LFA），并讨论了结果，包括几个现象，有助于在nc-烧绿石的热传输的散射机制的支持。随着晶粒尺寸的减小，热导率的系统性降低可以通过声子-孔隙散射现象来理解。此外，还观察到随着温度的升高，边界散射对热传输的主导作用。实验确定的热导率值与热障涂层（TBC）应用的隔热要求相一致
2022-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Linear magneto-chiral transport in tilted type-I and type-II Weyl Semimetals
外尔半金属中的Berry曲率导致了非常有趣的磁电和磁热输运性质。在本文中，我们探讨了破坏时间反演对称性的外尔结倾斜对I型和II型外尔半金属磁电电导率的影响。使用Berry曲率连接玻尔兹曼输运形式主义，我们发现，除了由倾斜引起的二次B校正，也有各向异性和B-线性校正的电导率矩阵的几个元素。对于垂直于倾斜方向施加磁场的情况，我们证明了有限的B-线性横向电导率分量的存在性。对于另一种平行于倾斜轴的磁场，纵向电导率出现B线性修正，导致磁阻测量中出现不对称的线形。与二次B校正不同，这些线性校正与化学势无关，并且对倾斜轴的方向和所施加的磁场敏感。我们的系统分析的完整的磁电电导率矩阵，预测几个具体的实验签名相关的倾斜的Weyl节点在I型和II型Weyl半金属。
2019-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exploring diamond-like lattice thermal conductivity crystals via feature-based transfer learning
超高晶格热导率材料非常重要，因为它们在电子和光学设备的热管理中发挥着关键作用。使用机器学习的模型可以搜索具有出色高阶特性的材料，如热导率。然而，缺乏足够的数据来训练模型是一个严重的障碍。在本文中，我们表明，当正确选择大数据中可用的低阶特征属性并将其应用于迁移学习时，大数据可以补充小数据以进行准确的预测。晶体信息和热导率之间的联系是直接用神经网络建立的，通过传递通过特征属性的预训练模型获得的描述符。成功的迁移学习显示了外推预测的能力，并揭示了晶格非谐性的描述符。迁移学习被用来筛选超过60000种化合物，以识别可以作为金刚石替代品的新型晶体。
2019-09-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A combined First-principles and Boltzmann transport theory methodology for studying magnetotransport in magnetic materials
本文提出一种结合第一性原理与半经典玻尔兹曼输运理论的方法，通过整合贝里曲率反常霍尔电导和多带普通电导率张量，定量研究磁性材料异常磁输运行为，并在Co3Sn2S2中验证了其有效性。
2025-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Extremely high magnetoresistance and conductivity in the type-II Weyl semimetals WP2 and MoP2
具有狄拉克和外尔交叉的半金属的特殊能带结构可以导致壮观的电子特性，例如伴随着极高的磁阻的大迁移率。特别是，两个紧密相邻的外尔点相同的手征被保护从湮灭的结构扭曲或缺陷，从而显着降低它们之间的散射概率。在这里，我们提出了过渡金属二磷化物，WP 2和MoP 2，这是II型Weyl半金属与强大的Weyl点的电子性质。我们目前的运输和角分辨光电子能谱测量，和第一性原理计算。我们的WP 2单晶在63 T和2.5 K下显示出3 nohm-cm的极低的剩余低温电阻率，伴随着超过2亿%的巨大和高度各向异性的磁阻。这些特性可能是该化合物中表达的新型Weyl费米子的结果。我们观察到一个大的抑制载流子背散射在WP 2从运输测量。
2017-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of glasses and disordered crystals
在众多的物理性质中，非晶态在热传递中表现得最为引人注目。异常低的热导率，其作为温度的函数的低温依赖性，热导率平台的存在，当与晶体的有序状态相比时，所有这些都肯定是不同的。出于这个原因，这些令人惊讶的行为可能出现的微观机制一直是深入的理论研究和更广泛的实验研究的主题。这些研究已经导致检测到大量具有类似性质的无序材料，这些材料已经成为各种物理解释的丰富基础。在本章中，我们介绍了过去50年的实验研究历史以及关键的理论物理场景
2020-11-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field induced augmented thermal conduction phenomenon in magneto nanocolloids
已经报道了磁场诱导的包括磁性氧化物纳米颗粒（即，Fe 2 O3、Fe 3 O 4、氧化镍（NiO）、氧化钴（Co 3 O 4））的磁性纳米胶体的急剧增大的热导率，所述磁性纳米胶体分散在不同的基础流体（导热油、煤油和乙二醇）中。实验揭示了在外部施加的磁场下增强的热传输，与导热油和EG基MNC相比，煤油基MNC显示出相对低的磁场强度。当Fe_3 O_4/EG磁性纳米胶体的体积分数为7.0%、磁场强度为0.1T时，其导热系数最大提高了114%。然而，对于相同浓度的Fe 3 O 4/K2 O3磁纳米胶体，在相对较低的磁场（600 G）下，观察到最大82%的热导率增强。因此，在这样的系统中观察到流体以及颗粒物理性质对链形成倾向的强烈影响，导致增强的传导。Co 3 O 4纳米颗粒由于其最小的磁矩而对MNCs的热导率增强作用不明显。已经提出了一种分析方法来理解在外部施加的磁场下热导率增强背后的机制和物理，与近场静磁相互作用以及磁性纳米颗粒的Neel弛豫率一致。此外，分析模型是能够预测的现象，增强的热导率作为物理参数，如链长，尺寸和类型的纳米粒子，流体特性，磁场强度，饱和磁矩，纳米粒子浓度等的函数，并已观察到良好的协议与实验结果。
2015-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
