热电材料是一种能直接将热能转换为电能的新能源材料，具有无污染、无噪音、适用范围广等特点，在航天、深海探测等领域有广泛的应用。近年来，受环保和能源紧张的双重驱动，寻找具有高转换效率的热电材料成为了凝聚态物理和材料科学的热点方向。

近期，我校戴振宏课题组利用第一性原理计算结合自洽声子理论，压缩感知技术、玻尔兹曼输运方程和电声耦合理论，对各向异性的主客结构碱金属硒化物K₂Se₂和Rb₂Se₂的热电物理机制进行了深入的研究。结果发现，K原子的“rattling”模式和局域Se原子对的结合导致了K₂Se₂的低晶格热导；光学声子模式软化引起的强声子散射导致了Rb₂Se₂的低晶格热导。同时揭示了声子频率的四阶非谐重整对热输运性能的重要影响，发现碱金属具有更强的四阶非谐性。电声耦合计算表明，K₂Se₂和Rb₂Se₂还具有良好的电学输运性质。因此，这类材料是典型的声子玻璃-电子晶体体系，具有优异的热电性能，在n型掺杂下的最大热电品质因数ZT接近3.0，远高于目前商用热电材料PbTe的品质因数ZT~1.0。此项研究为新型高效热电器件设计奠定了可靠理论基础。

该成果以“Thermoelectric performance in the binary semiconductor compound A₂Se₂(A = K, Rb) with host-guest structure”为题发表在2月7日的《物理评论B》（Physical Review B，自然指数收录的82种期刊之一）上。2020级物理学专业硕士研究生岳同财为第一作者，赵银昌副教授和戴振宏教授为通讯作者。

文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.054305

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