学院简介

深圳大学高等研究院是深圳大学于2014年成立的一个包含本科与研究生培养、侧重跨学科教学与学术研究的校内综合办学单位。作为深圳大学内部探索全面改革创新的学术特区,高等研究院与香港和海外著名高校合作,借鉴国内外研究型大学通行的管理模式,引进具有一流视野的资深教授和发展潜力的青年教师,营造与国际接轨的学术氛围和培养环境,开展卓越的教学、研究和管理工作。

新闻动态

李武课题组在金属中反常声子输运取得研究进展

发布时间:2019-10-29 | 浏览次数:

在金属中,电子和声子原则上都能够导热。电子贡献的热导率和电导率的比值跟材料无关,被称之为Lorenz常数(Wiedemann-Franz 定律)而对金属Lorenz数的实验测量(涉及总热导率)表明,绝大多数金属中的声子贡献的热导率可以忽略。通过对电子和声子输运的第一性原理计算,李武课题组发现,在金属钨中声子贡献的热导率高达46W/m-K.相当于电子热导率的30%。这不同于传统的关于金属中声子热导率可以忽略的认知,也完美解释了实验测得的Lorenz数跟理论值的差异。进一步分析表明,高热导率是由于原子间非简谐相互作用引起的声子-声子散射很弱,尤其在中间频率。这直接导致了电子-声子散射也对输运有重要的影响,造成了声子热导率非常弱的温度依赖性,这是声子输运的另外一个反常现象。声子热导率的弱温度依赖性也被发现存在于其他转变金属碳化物中[Phys. Rev. Lett. 121,175901(2018)]。至于金属钨中的弱声子-声子散射由两个因素造成,一是钨原子间的简谐相互作用很强;二是由于自身的体心立方结构(bcc)。在单质bcc中,声子振动频率在高对称点PH三重简并,在这些点散射通道被完全抑制,故声子-声子散射率在这些点严格为零,这是中间频率特别弱的原因。而对于包含碱金属在内其他很多bcc金属,又由于在某些方向的声子频率会远远低于其他方向,在这些高对称点,声子散射依然很强。 

研究结果发表于PhysicalReview B (Rapid Communications)以及npjComputational Materials。博士后陈雅妮,副研究员马金龙(现为华中科技大学教师),研究生文世豪对该研究工作有贡献。研究工作受国家自然科学基金,深圳市科创委学科布局项目和中国博士后科学基金资助。

 

文章链接:

https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.99.020305

https://www.nature.com/articles/s41524-019-0235-7

 

图注:(a)电导率,(b)热导率,(c)Lorenz

 

图注:高对称方向的(a)声子色散,(b)绝对零度时非简谐散射导致的线宽,(c) 室温时非简谐散射导致的线宽(d) 电子散射导致的线宽(e) 同位素散射导致的线宽