热电材料具有直接将热能转化为电能的能力，适用于从废热回收、太阳能电池革新到航空航天等众多领域。因此，寻找具有本征高热电性能的母体材料一直是人们所追求的方向。近日，烟台大学材料模拟与设计课题组（由戴振宏教授和赵银昌教授领导）在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》（五年影响因子19.6）上发表了题为《First-Principles Study of the Effects of High-Order Anharmonicity on the Thermal Transport Properties and Thermoelectric Effects in the Lattice Dynamics of 12 NewFull–HeuslerCompounds X₂YTe (X = Na, K, Rb, Cs; Y = Zn, Cd, Hg)》的研究论文，文中报道了以经典热电材料碲化镉为基础，设计出

了一组新型材料，其中碱性金属原子(Na, K, Rb, Cs)作为rattling原子填充到CdTe的Fm(—)3m相中，产生一组新的Full-Heusler化合物:Na₂CdTe, K₂CdTe, Rb₂CdTe和Cs₂CdTe，并对Cd原子在同主族下进行置换以此来调节能带结构的输运性质，从而产生了12种新型化合物。作者采用第一性原理计算详细研究了12种Full-Heusler化合物。结果表明，X原子的非谐性随原子质量的增加而减小，而Y原子的则相反，意味着声子群速度和散射率之间存在竞争机制。引入高阶非谐性解释了这种异常，使人们能够推断出材料中四声子的散射强度，从而导致了极低的晶格热导率。再结合Full-Heusler化合物固有的高热功率因子，作者取得了突破性的ZT值，打破了zT值小于3的限制，为设计新一代热电体提供了优异的候选材料。

物理与电子信息学院2022级硕士研究生王跃为论文第一作者，导师赵银昌、戴振宏以及清华大学倪军教授为论文共同通讯作者，本研究得到了国家自然科学基金面上项目和山东省自然科学基金重大基础研究项目的资助。

文章信息：

文章作者：YueWang(王跃), Yinchang Zhao*（赵银昌）, Jun Ni(倪军)and Zhenhong Dai*(戴振宏)

文章题目：First-Principles Study of the Effects of High-Order Anharmonicity on the Thermal Transport Properties and Thermoelectric Effects in the Lattice Dynamics of 12 New Full–Heusler Compounds X₂YTe (X = Na, K, Rb, Cs; Y = Zn, Cd, Hg)

文章DOI：10.1002/adfm.202410983

链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202410983