热电能之间的转换应用迫切需要对高性能热电材料的探索，但好的热电材料往往具有较强的晶格非谐性，因此需要对高阶非谐性进行处理。同时，在研究塞贝克系数和电导率时，考虑各种散射机制也对提高计算结果至关重要。

近期，烟台大学物理与电子信息学院的材料模拟与设计团队联合清华大学在碱镝化合物的热电性能研究中取得了重要进展。他们采用第一性原理计算结合自洽声子理论、压缩感知晶格动力学和玻尔兹曼传输方程的先进方案，研究了四种碱镝化合物的晶格动力学、输运性质和热电性能。通过分析声子频率的四阶非谐重整化以及四声子散射，详细探讨了这四种材料晶格热导率背后的微观机制，揭示了非谐性对热输运性质的显著影响。他们还观察到一个反常现象：在400 K以上，Rb₃Sb的晶格热导率κ_L低于Cs3Sb，经过分析发现这主要是因为Rb₃Sb的散射速率较大。最后通过考虑各种散射机制，得到了合理的电子弛豫时间和电子输运性质。由于p型M₃Sb在导带底处具有较大的电子色散带，因此具有较高的电子迁移率。由于低的晶格热导率κ_L和良好的功率因数(PF)，这四种p型碱锑化合物表现出优异的热电性能。

该成果以“Influence of anharmonicity on the thermoelectric properties of alkali antimonide compoundsM₃Sb (M= Na, K, Rb, Cs)”为题发表在美国物理学会(American Physical Society, APS)旗下的一个著名学术期刊《Physical ReviewApplied》上。我校2022级硕士研究生刘培培为论文第一作者，赵银昌教授和戴振宏教授为通讯作者，烟台大学是第一单位。该工作受到了国家自然科学基金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：Peipei Liu（刘培培）, Yinchang Zhao（赵银昌）, Jun Ni（倪军）, and Zhenhong Dai（戴振宏）

文章题目：Influence of anharmonicity on the thermoelectric properties of alkali antimonide compoundsM₃Sb (M= Na, K, Rb, Cs)

文章DOI：https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.22.034049

链接：Phys. Rev. Applied 22, 034049 (2024) - Influence of anharmonicity on the thermoelectric properties of alkali antimonide compounds ${M}_{3}\mathrm{Sb}$ ($M$ = $\mathrm{Na}$, $\mathrm{K}$, $\mathrm{Rb}$, $\mathrm{Cs}$) (aps.org)