Intrinsic high electrical conductivity of stoichiometric SrNbO3 epitaxial thin films
SrVO 3和SrNbO 3是具有相同d1电子构型的钙钛矿型过渡金属氧化物。虽然SrNbO 3（4d 1）具有比SrVO 3（3d 1）更大的d轨道，但所报道的SrNbO 3的电阻率比SrVO 3的电阻率高得多，这可能是由于非化学计量。在本文中，我们生长外延，高电导率的化学计量SrNbO 3脉冲激光沉积。生长温度强烈影响薄膜的Sr/Nb比和氧含量，我们在630 $°$ C附近的非常窄的温度窗口获得了化学计量比的SrNbO 3。在KTaO 3（001）衬底上共格生长了结晶度较高的SrNbO 3外延薄膜。化学计量薄膜的室温电阻率为$2.82 {\times} 10^{-5} Ω$ cm，比SrNbO 3的最低报道值低一个数量级，与SrVO 3相当。我们观察到的T平方依赖的电阻率低于$T^{\ast}$ = 180 K和非德鲁德行为的近红外吸收光谱，归因于费米液体性质所造成的电子相关。电阻率的T平方系数A的分析实验表明，大于3d的Nb的4d轨道肯定有助于SrNbO 3的高导电性。
2015-12-11 cond-mat.mtrl-sci
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
Examining the thermal conductivity of half-Heusler alloy TiNiSn by first-principles calculations
半Heusler合金TiNiSn的热电性能已经研究了十多年，但由于其晶格热导率难以有效估算，对其热导率的理论研究还很少。在这项工作中，我们使用最近开发的ShengBTE程序来研究TiNiSn的晶格热导率。计算得到的室温晶格热导率为7.6W/mK，与实验值8 W/mK接近。我们还发现总热导率和晶格热导率随温度的变化与现有的实验结果吻合得很好，总热导率主要由晶格贡献决定。本文的工作对晶格热导率的理论预测和热电性能的优化具有一定的参考价值。
2015-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of the Thermal Conductivity in gapped Quantum Spin Chains
我们研究的磁能输运机制，最近的测量低维量子磁体的热导率的动机。指出了能隙磁系统热导率增强的一种可能机制，其中磁能输运起着至关重要的作用。这一机制解释了最近的实验结果，即CuGeO_3的热导率取决于晶体的晶向。
2002-08-30 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
Thermal conductivity of silicon nanomeshes: Effects of porosity and roughness
我们利用声子输运的蒙特卡罗模拟理论研究了硅纳米网的热导率。被认为是100纳米厚的硅膜与随机定位的孔的直径为50纳米。材料孔隙率和孔隙表面粗糙度的影响进行了检查。发现纳米网孔隙率对热导率具有强烈的不利影响。在室温下，50%的孔隙率导致热导率降低约80%。边界粗糙散射进一步降低热导率，但其影响较弱。热传输还可以受到沿着传输方向的孔的特定布置的影响。
2014-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Size Disorder as a Descriptor for Predicting Reduced Thermal Conductivity in Medium- and High-Entropy Pyrochlores
高熵陶瓷一般表现出降低的热导率，但很少有人知道是什么控制这种抑制，哪种描述符可以预测it.In，18中，高熵pyrophores合成，以测量其热导率和杨氏模量。在保持模量的情况下，实现了高达35%的热导率降低，从而获得了潜在的热障涂层应用的绝缘性和刚性。值得注意的是，测得的热导率与修改的尺寸无序参数很好地相关。因此，这种修改后的尺寸无序参数建议作为一个有用的描述符设计绝热介质和高熵陶瓷（广义上定义为“复合陶瓷”）。
2019-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of BAs under Pressure
由于砷化硼（BAs）特殊的声子色散，其热导率被认为受声子散射选择规则的影响。压缩的BA导致显着的变化，声子色散，这使得测试的第一原理理论的声子色散如何影响三，四声子散射率。这项研究报告的导热系数从0到30 GPa的BA。用金刚石对顶砧装置测量了BA的热导率与压力的关系。与典型的非金属晶体形成鲜明对比的是，观察到BA具有低于30 GPa的压力无关的热导率。非金属晶体的热导率通常在压缩时增加。不寻常的压力独立的BAs的热导率显示声子色散特性和三，四声子散射率之间的重要关系。
2023-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Extremely High Thermal Conductivity of Aligned Bulk Carbon Nanotube-Polyethylene Composites
本体聚合物的差的导热性可以通过将它们与高导热性材料如碳纳米管组合来增强。通过非平衡分子动力学模拟，发现定向碳纳米管-聚乙烯复合材料（ACPC）具有高的热导率。分析表明，这种排列结构不仅可以利用碳纳米管的高导热性，而且可以提高聚乙烯（PE）链的导热性。我们的预测可能会激发制造对齐的聚合物基复合材料的各种应用。
2015-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Single ion scattering contributions to the thermal conductivity of LiHoF_4 and LiY_{96%}Ho_{4%}F_4
我们对低于$2.3 K$的\LiHoF和\LiYHoF单晶样品进行了广泛的零场热导率测量。通过比较这些数据的单离子散射模型，我们已经表明，\LiYHoF的热导率主要是由简单的单离子散射，而\LiHoF显示额外的贡献，可能与集体自旋激发。然而，没有一个完全令人满意的模型可以用来解释铁磁体的热导率。
2005-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Thermal Conductivity of Exfoliated Black Phosphorus
我们确定了氧化铝钝化黑磷（BP），一个反应性的2D纳米材料具有强的面内各向异性的各向异性热导率。我们测量的三个结晶轴剥离BP的时域热反射的室温热导率。Z字形方向的导热系数（86 +/- 8 W/（m*K））比扶手椅方向的导热系数（34 +/- 4 W/（m*K））高约2.5倍。
2015-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of hemp concretes: Variation with formulation, density and water content
本研究探讨大麻混凝土的配方、密度及含水量对导热系数的影响。调查是基于实验测量和自洽方案建模。所研究材料的热导率范围为90至160 mW/（m.K）（23 ℃; 50%HR）。密度对导热系数的影响比含水率的影响重要得多。结果表明，当密度增加2/3时，导热系数增加约54%，而从干燥状态到90%RH时，导热系数增加不到15%至20%。
2014-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of InAs/GaSb superlattice
用3ω方法测量了13 ~ 300 K范围内InAs/GaSb超晶格（T2 SL）的跨面热导率。热导率相对于GaSb块体衬底降低多达2个数量级。大约1-8 W/m \cdotK的低热导率可以作为低温下热电应用的优点，同时对T2 SL量子级联激光器和高功率发光二极管提出挑战。我们引入了幂律近似模型的非线性热导率，导致增加或减少的峰值温度为负或正的指数，分别。
2011-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Extremely High Thermal Conductivity of Graphene: Experimental Study
我们报告的第一次测量的热导率的悬浮单层石墨烯。使用非接触式光学技术进行测量。对于单层石墨烯，提取了在~ 4840至5300 W/mK范围内的热导率的近室温值。极高的热导率值表明石墨烯在热传导方面可以胜过碳纳米管。
2008-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Tuning electronic heat transport in graphene/metal heterostructures with ultralow thermal conductivity
现有的超低热导率材料由于材料中有限的电子传输而不适用于热电应用。在这里，我们提出了一类新的超低热导率材料与大量的电子热传输。我们的样品是通过热蒸发或射频磁控溅射沉积的转移石墨烯和金属钯膜（Pd，Au和Ni）的石墨烯/金属异质结构。对于蒸发的样品，我们实现了0.06 W m-1 K-1的超低热导率，声子作为主要的热载体。超低的热导率是由于石墨烯和金属中声子能量的巨大差异。有趣的是，对于溅射样品，我们发现，约50%的热量是由电子携带的，即使热导率约为0.1 W m-1 K-1。我们将电子贡献归因于电子在石墨烯中穿过原子级针孔的传输。这种具有超低导热系数和电子输运特性的新材料有望在热电领域得到应用。
2018-06-26 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
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
A new model for the effective thermal conductivity of polycrystalline solids
本文提出了一种预测多晶材料有效导热系数的新模型。与现有的模型相比，我们的新模型是基于薄界面的晶界（GBs）的描述，并将GBs作为一个自主的阶段，具有自己的热导率。这种处理允许模型考虑偏析/掺杂，界面结构/相变，和界面脱粘的有效热导率的影响。进行有限元模拟以验证新模型。仿真结果表明，与现有模型相比，该模型具有更高的精度。
2020-07-20 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
Significant reduction of lattice thermal conductivity in suspended graphene by charge doping
降低石墨烯的晶格热导率对于其热电应用至关重要。在高电子密度系统中，电子对声子的散射不小于其他声子对声子的散射。借助第一性原理计算，我们通过诱导电子-声子散射来研究石墨烯的晶格热导率。在实验可调的载流子密度下，我们发现$\sim 50\%$降低了200 K时的晶格热导率。本研究为石墨烯的潜在热电应用开辟了新的途径。
2019-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Remarkable Reduction of Thermal Conductivity in Silicon Nanotubes
我们提出通过在硅纳米线中心引入小孔来降低硅纳米线的热导率，即构造硅纳米管结构。我们的数值计算结果表明，一个非常小的孔（只有1%的减少截面面积）可以引起35%的室温热导率降低。在相同的截面面积下，室温下SiNT的热导率仅为SiNW的33%。振动能的空间分布表明，局域化模式集中在SiNTs的内表面和外表面。SiNTs中增强的表面积与体积比降低了离域模式的百分比，这被认为是导致热导率降低的原因。我们的研究表明，SiNT是一种很有前途的热电材料，具有低的热导率。
2010-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of a metallic oxide with ultralow thermal conductivity
具有金属导电性的化合物通常具有相当大的总热导率，因为电子和光子都有助于热传输。在这里，我们展示了一个特殊的例子，氧化铱，Bi 3 Ir 3 O 11，同时显示金属导电性和超低热导率接近0.61 W m-1 K-1在300 K。该化合物结晶为立方结构骨架，空间群为Pn-3。边和角共享IrO 6八面体与混合Ir4.33+电荷状态有利于金属电输运。Bi 3 Ir 3 O 11由于其隧道状结构，其中填充的重原子Bi在内部嘎嘎作响，因此表现出接近理论上最小限度的极低晶格热导率。理论计算揭示了金属导电性和超低导热性之间的非凡兼容性的潜在机制。本研究为设计和开发前所未有的隔热金属开辟了一条新的途径。
2022-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of semiconductor superlattices: Experimental study of interface scattering
本文测量了三种短周期（GaAs）_9（AlAs）_5超晶格的热导率。样品在不同的温度下生长，导致不同的小尺度粗糙度和加宽的接口。在室温下用差分3w方法测量交叉平面电导率。整体热导率变化的数量级与现有的理论模型一致，尽管实际变化小于预期。
2009-10-07 cond-mat.mtrl-sci
A new Measurement of Thermal Conductivity of Iron at high pressures and temperatures
行星核心中最丰富的元素铁（Fe）的热导率测量到地球外核压力为$\sim 120$ GPa。利用激光加热金刚石对顶砧装置进行了测量，其中Fe金属箔的吸收功率由数学方程计算。$γ-Fe$的热导率线性增加到最大实验压力40 GPa。在77 - 120 GPa压力范围内，$ε-Fe$的热导率达到饱和值$\sim$ 52（$\pm$ 5）$Wm^{-1}K^{-1}$。在不同的压力下，导热系数随温度的变化曲线在熔化过程中急剧下降，说明在熔化过程中形成了一个热缓冲层。
2016-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of Magnesium Telluride (MgTe) -- A first principles study
本文采用密度泛函理论和Boltzmann输运方程，研究了碲化镁（MgTe）在岩盐、锌矿、纤锌矿和镍砷（NiAs）等不同晶相下的热导率（k）。我们的第一性原理计算结果表明MgTe具有低的热导率，其热导率为kNiAs < krocksalt < kwurtzite <kzinchalt。系统地研究了横向声学（TA）、纵向声学（LA）和光学声子的群速度、声子散射率和模式贡献热导率。我们的第一性原理计算表明NiAs相的超低热导率（2.645 Wm-1 K-1）是由于TA和LA声子被低频光学声子的主要散射。我们还分析了MgTe的热导率在纳米尺度上的长度依赖性。在纳米长度尺度，如50 nm的NiAs相，小于1.4 Wm-1 K-1的室温热导率显示了MgTe的热电应用的有前途的性质。
2021-07-08 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
Topological effect on thermal conductivity in graphene
通过分子动力学模拟，比较了石墨烯纳米带、碳纳米管和类石墨烯条（MGS）的导热性能，研究了拓扑结构对导热性能的影响.研究发现，MGS的热导率不到石墨烯纳米带的一半。MGS获得如此低的热导率的潜在机制可以归因于增强的声子-声子散射和局域化性质，这是由Mobius带的非平凡拓扑结构引起的。此外，通过计算MGS的尺寸，较低的长度/宽度比降低了其热导率，因为声子-声子散射和局部化可能会进一步提高。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-low lattice thermal conductivity of MgPb$_2$Te -- A first principles study
热电技术是一种将废热转化为电能的有效利用能源的替代方法。热电材料要求材料具有较低的热导率，以提高其热电性能。本文通过第一性原理计算求解玻尔兹曼输运方程，得到了纯MgPb $_2$ Te在c轴和a轴方向的超低室温热导率分别为2.08 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$和2.9 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$.为了解释这种超低热导率，我们分析了弹性常数，声子群速度，声子-声子散射和横向声学，纵向声学和光学声子分支的贡献。我们还报道了MgPb $_2$ Te纳米结构的热导率。在50 nm处，MgPb $_2$ Te的室温热导率沿c轴和a轴分别为0.957 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$和1.459 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$. MgPb $_2$ Te的超低热导率表明其在热电应用中具有广阔的应用前景。
2021-01-21 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
Interface heat transfer between crossing carbon nanotubes, and the thermal conductivity of nanotube pellets
我们从理论上计算交叉单壁碳纳米管的各种手性之间的界面热阻，使用原子格林函数方法与半经验势。然后将结果用于模拟三维纳米管颗粒在真空中的热导率。对于1 $μ$ m的平均纳米管长度，该模型产生了数W/m-K量级的致密颗粒的热导率的上限。这与单独悬浮的纳米管上报道的超高热导率形成鲜明对比。结果表明，纳米管颗粒可能具有作为热绝缘体的应用。
2008-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of Thin-Film Thermal Conductivity due to Surface Roughness
The University of Tokyo（东京大学）
本研究通过非谐晶格动力学计算揭示，表面粗糙度通过降低群速度和缩短弛豫时间抑制薄膜热导率，且现有边界散射模型会高估粗糙薄膜热导率达100%。
2025-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-induced enhancement of thermal conductivity in graphene
结果表明，实验观察到的增加的杨氏模量在单层石墨烯与低密度的点缺陷导致显着增强的热导率在很宽的温度范围内，由于增加的纵向和横向的声子速度。
2016-03-23 cond-mat.mtrl-sci
An analytical law for size effects on thermal conductivity of nanostructures
纳米结构的热导率对其尺寸敏感。然而，一个简单的分析标度律，预测电导率如何随结构的尺寸变化，还没有开发出来。缺乏这样的定律是“声子工程”许多重要应用的障碍。在这里，我们报告的纳米结构的热导率作为其尺寸的函数的分析标度律。我们已经验证了法律使用非常大的分子动力学模拟。
2012-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the lattice thermal conductivity in Bismuth Telluride through Cr-doping
降低热电材料的热导率一直是其潜在应用的先决条件。利用第一性原理计算，我们研究了磁诱导碲化铋晶格热输运的变化。掺杂体系中的磁矩源Cr使配位的Te原子弱磁化，使Te原子的声子比纯化合物中的声子软。虽然过渡金属掺杂剂不直接参与热传导过程，但它们引起的非谐性有利于降低晶格热导率。$(Bi_{0.67}Cr_{0.33})_2Te_3$中的大的非谐性通过$\sim 79\%$降低面内室温晶格热导率。严格地说，热导率不随掺杂浓度单调变化。甚至，对于任何特定的掺杂水平，热导率对于与系统的内能相关的不同配置是不同的。我们发现，对于50 $\%$掺杂，0.03 $eV$的内能方差将使室温晶格的面内热导率降低至少60 $\%$。
2020-08-21 cond-mat.mtrl-sci
First principles calculations of lattice thermal conductivity in mono- and bi-layer graphene
使用第一性原理计算，我们研究了理想的单层和双层石墨烯片的晶格热导率。我们的研究结果表明，单层和双层石墨烯的固有热导率在300 K时约为2200 W/mK，该值接近于在石墨基面中理论和实验观察到的值，并且在更高的温度下，它随着预期的1/T依赖性而降低。单层和双层热导率之间的小变化表明，增加层数不会显着影响这些系统的面内热性能。
2009-02-03 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
Microscopic mechanism of low thermal conductivity in lead-telluride
研究了碲化铅单晶低晶格热导率的微观物理机制。模式相关的声子（正常和umklapp）散射率和它们对热导率的影响进行了量化的第一性原理为基础的非谐晶格动力学计算，准确地再现在很宽的温度范围内的热导率。PbTe的低热导率归因于具有大非谐性的横向光学声子对纵向声学声子的散射以及软横向声学声子的小群速度。这导致增强光学声子的相对贡献，光学声子通常是体材料中的次要热载体。
2012-04-03 cond-mat.mtrl-sci
The Best Nanoparticle Size Distribution for Minimum Thermal Conductivity
哪种尺寸的纳米颗粒嵌入晶体固体中产生最低的热导率？纳米颗粒长期以来被证明可以通过散射声子来降低晶体的热导率，但大多数以前的工作都假设纳米颗粒具有单一的尺寸。在这里，我们使用优化方法来表明，最好的纳米粒子的尺寸分布，分散广泛的热声子谱不是一个类似的广泛的分布，而是在精心选择的纳米粒子半径的几个离散的峰值。对于SiGe，最佳尺寸分布产生低于非晶硅的热导率的热导率。此外，我们证明了一个简化的分布产生几乎相同的低热导率，可以很容易地制造。我们的工作为如何操纵声子的全谱提供了重要的见解，并将指导更高效的热电材料的设计。
2015-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Thermal Conductivity of Organic-Inorganic Hybrid Perovskite CH3NH3PbI3
有机-无机钙钛矿太阳能电池在提高光伏能量转换效率方面取得了很大的成功，但对杂化钙钛矿中的热输运的了解非常有限，这将影响器件的寿命和稳定性。基于密度泛函理论计算得到的势函数，采用平衡分子动力学模拟研究了混合卤化物钙钛矿CH 3 NH3 PbI 3的晶格热导率.在160 K到400 K范围内，热导率随温度变化，其中包括四方相（160-330 K）和假立方相（> 330 K）。在室温下，在四方相中发现非常低的热导率（0.50 W/mK），而在伪立方相中发现高得多的热导率（在330 K下为1.80 W/mK）。低的声子群速度和强的非谐性被发现负责的四氢呋喃CH 3 NH3 PbI 3的相对较低的热导率。
2016-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the lattice thermal conductivity of SrTiO3 from an ab initio perspective
我们提出了一个详细的分析的晶格热导率的SrTiO 3的结构依赖性。我们使用从头算分子动力学模拟和密度泛函理论计算解耦的不同结构的扭曲对热导率的影响。我们已经确定了两个主要的机制，用于调整的热导率时，扭曲。第一，修改的声学模式的能量色散时，晶格参数的变化是强加的，第二，低能量极性模式。特别地，与直觉相反，我们发现氧八面体旋转角度的增加由于其与这些极性模式的耦合而增加了热导率。
2020-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of the thermoelectric layered cobalt oxides measured by the Harman method
采用Harman方法测量了层状钴氧化物热电材料的面内热导率，其中热导率由外加电流引起的温度梯度得到。我们已经发现，电荷储存器块（除了CoO $_2$块之外的块）主导热传导，其中纳米块集成概念对于材料设计是有效的。我们进一步发现，热导率在$a$和$b$轴之间显示出小但有限的面内各向异性，这可以归因于失配结构。
2004-04-10 cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of high thermal conductivity in hexagonal germanium carbide(2H-GeC)
设计和寻找块体和纳米级的高导热性材料对于电子冷却具有很高的要求。本文采用第一性原理计算研究了2 H-GeC的热导率。在300 K下，我们报道了纯2 H-GeC沿a轴和c轴分别为1350 Wm-1 K-1和1050 Wm-1 K-1的高热导率。这些值比2 H-碳化硅的热导率高130%，比立方晶系锗碳化物（c-GeC）低20%。我们分析了声子群速度、声子散射率以及声学声子和光学声子的模式贡献。我们还研究了纳米结构的2 H-GeC的导热性，用于纳米电子学中的散热。在室温下，2 H-GeC在100 nm的纳米尺度（L）下的热导率为约65 Wm-1 K-1，与c-GeC的热导率相等。这一结果表明，2 H-GeC将是一种很有前途的材料，用于微/纳米电子学中的热管理应用。
2021-07-08 cond-mat.mtrl-sci
High thermal conductivity of bulk epoxy resin by bottom-up parallel-linking and strain: a molecular dynamics study
非晶态环氧树脂的超低热导率（~0.3 Wm-1 K-1）显著限制了其在电子领域的应用。传统的自上而下的方法如静电纺丝通常能使线型聚合物形成取向结构，从而使导热性能得到满意的提高，但对于由单体和固化剂聚合而成的环氧树脂，由于交联网络结构完全不同，这种方法就显得不足了。在此，我们提出了一种自下而上的策略，即平行连接法，以提高本体环氧树脂的固有热导率。通过平衡态分子动力学模拟，我们报道了平行连接的环氧树脂（PLER）的高导热系数值为0.80 Wm-1 K-1，是无定形结构的两倍多。此外，通过沿链内方向施加单轴拉伸应变，获得了热导率的进一步增强，达到6.45 Wm-1 K-1。有趣的是，我们还观察到链间热导率随着应变的增加而降低。还研究了环氧树脂的单链，并且令人惊讶的是，通过拉伸应变，其热导率提高了30倍，高达33.8 Wm-1 K-1。本研究为高导热环氧树脂的设计和制备提供了新的思路。
2018-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Computational study of the thermal conductivity in defective carbon nanostructures
我们使用非平衡分子动力学模拟来研究包括同位素杂质在内的缺陷对碳纳米管、石墨烯和石墨烯纳米带的热导率的不利作用。我们发现，即使在结构完美的纳米管和石墨烯，同位素杂质降低了高达一半的热导率，通过减少声子平均自由程，甚至更大的热导率降低，具有相同的物理起源，发生在存在结构缺陷，包括空位和窄石墨烯纳米带的边缘。我们的计算调和以前的研究结果，不同的数量级，通过确定各种计算方法的局限性。
2012-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Screw and Edge Dislocation on the Thermal Conductivity of Nanowires and Bulk GaN
我们利用分子动力学模拟研究了纤锌矿GAN在位错存在下的热输运性质。在纳米线配置的各种孤立的位错进行了分析，发现显着降低的热导率，同时影响其温度依赖性以不同的方式。我们表明，孤立的螺旋位错的热导率降低了两个因素，而刃位错的影响是不太明显。热导率的相对降低与所研究的五种类型的位错中的每一种的应变能和位错核心周围的键的性质相关。热导率的温度依赖性遵循由T $^{-1}$变化结合指数因子描述的物理定律，该指数因子取决于材料的性质、位错核心的类型和结构特征。此外，位错密度对体GAN的热导率的影响进行了检查。对于两种类型的位错，作为位错密度的函数的总热导率的变化甚至绝对值是相似的。分析了沿位错线平行和垂直方向的热导率张量。热导率各向异性的差异随着位错密度的增加而增大，并且对于具有刃型位错的系统更明显。
2017-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Minimum Thermal Conductivity of Superlattices
计算了垂直于层的声子热导率。厚层的粒子输运与薄层的波输运之间存在交叉。计算表明，电导率有一个最小值的层厚度略小于声子的平均自由程。
1999-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous lattice thermal conductivity in layered materials MNCl (M=Zr, Hf) driven by the lanthanide contraction
高性能热电器件需要具有低晶格热导率的材料。许多策略，如声子工程，已被用来降低晶格热导率，同时不降低电荷传输性能。采用重元素材料来降低晶格热导率是一种简单有效的途径。在这里，基于第一性原理计算和声子玻尔兹曼输运方程，我们发现在ZrNCl中用重元素Hf取代Zr并没有降低晶格热导率，相反，在300 K时，它令人惊讶地增加了约4倍。这种不寻常的晶格热导率主要归因于Hf化合物中声子寿命的显着增强，源于镧系收缩引起的强原子间键合。我们的研究结果揭示了重元素材料高热输运性能的微观机制，为电力恢复和发电等热电应用提供了低晶格热导率材料设计的替代策略。
2019-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of h-BN monolayers using machine learning interatomic potential
热管理材料对于工程小型化电子设备至关重要，其中这种材料的理论设计需要评估热导率，这在数值上是昂贵的。在这项工作中，我们应用最近开发的机器学习原子间相互作用势（MLIP）来评估六方氮化硼单层的热导率。MLIP是使用高斯近似势（GAP）的方法，得到的晶格动力学性质和热导率进行了比较，从显式冻结声子计算。结果表明，基于约30%代表性构型的MLIP可以获得精确的热导率，高阶力常数比谐波近似提供了更可靠的MLIP质量基准。
2020-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Glass-like thermal conductivity in SrTiO3 thermoelectrics induced by A-site vacancies
在SrTiO 3中引入A位空位导致了玻璃状的热导率，而Nb取代的样品保持了良好的电导率。这一意想不到的结果使SrTiO 3更接近于成为高性能声子玻璃电子晶体热电材料。
2014-11-03 cond-mat.mtrl-sci
A micromechanics-based analytical solution for the effective thermal conductivity of composites with orthotropic matrices and interfacial thermal resistance
我们得到了一个分析解决方案的有效导热系数的正交各向异性矩阵和球形不均匀性与界面热阻使用细观力学为基础的均匀化组成的复合材料。我们推导出了修正的Eshelby张量作为界面热阻的函数的封闭形式。然后，我们预测了一个单一的非均匀性在无限介质的基础上修改Eshelby张量的热通量，这是验证从有限元分析得到的数值结果。基于修正的Eshelby张量和考虑界面电阻的局域化张量，采用平均场Mori-Tanaka方法推导了复合材料有效热导率张量的解析表达式。我们的分析预测匹配非常好，从有限元分析得到的有效热导率高达10%的不均匀体积分数。
2018-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of bulk and nanoscaled Si/Ge alloys from the Kinetic Collective Model
几个迄今无法解释的功能，在IV族材料的热导率，如作为纯与合金样品的样品尺寸的函数的斜率的变化和低杂质浓度的热导率的快速衰减，描述在声子传输从集体到动力学制度的过渡方面。我们表明，在纯体硅样品中的热传输主要是集体的，杂质/合金和边界散射是负责破坏这个制度与相关的强烈降低热导率，离开动力学运输作为唯一允许的电阻散射机制时占主导地位。
2015-09-03 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
Thermal conductivity of armchair black phosphorus nanotubes: a molecular dynamics study
基于分子动力学模拟定性分析，研究了尺寸、应变和空位对扶手椅型黑磷纳米管热性能的影响。结果表明，由于声子输运路径的限制，纳米管的热导率具有明显的尺寸效应，且与纳米管的直径和长度密切相关。由于低频声子的增强，轴向拉伸应变可以促进热输运。相反，压缩应变削弱了热输运由于周围的弯曲纳米管的声子散射增强。此外，热导率显着降低单空位，特别是在高缺陷浓度。
2017-04-04 cond-mat.mtrl-sci
