First-principles study on the ultra-low lattice thermal conductivity and excellent thermoelectric properties of the quasi-one-dimensional Bi4RuI2
Abstract
准一维材料因其维度降低和链间较弱的范德华相互作用，为实现超低晶格热导率的热电应用提供了优异平台. 本文利用第一性原理计算结合玻尔兹曼输运理论，探究了准一维材料Bi4RuI2的热电输运性质. 计算结果表明，Bi4RuI2表现出极低的本征链间和链内晶格热导率，温度为300(800) K时分别为0.349和1.851(0.131和0.714) W/mK. Bi4RuI2极低的热导率源于较小的声子群速度与较强的晶格非谐性，这可以归因于较重的组成元素、复杂的晶体结构、声子的避免交叉、孤对电子以及多种键合相互作用. 由于一维共价链间的范德华相互作用较弱，Bi4RuI2的晶格热导率表现出明显的各向异性，链间方向的热导率明显低于链内方向. 此外，较高的功率因子和较低的晶格热导率，使得Bi4RuI2具有高的热电优值，表现出良好的热电性能. 在n型载流子掺杂下，温度为800 K时链间和链内方向最大热电优值ZT分别可以达1.59和2.54. 这些理论发现表明准一维Bi4RuI2是一种潜在的高性能热电低维材料，在亚纳米器件中有良好的应用前景.
Fields of Study & Subjects
Advanced Thermoelectric Materials and Devices
Thermal properties of materials
Thermal Radiation and Cooling Technologies
Publication details
- Journal / source
- Acta Physica Sinica
- Volume
- 75
- Issue
- 8
- Publication date
- 1 January 2026