基于第一性原理的研究：多狄拉克声子对Janus BiSbC3单层材料热电性能的影响

《Physical Chemistry Chemical Physics》：First-principles study of the effect of multi-Dirac phonons on the thermoelectric properties of the Janus BiSbC3 monolayer

热电性能研究中，Janus BiSbC3单层材料的多Dirac声子特性显著降低晶格热导率（4.79 W m?1 K?1），同时电子迁移率达11848 cm2 V?1 s?1，在n型掺杂下ZT值达3.52。多Dirac声子贡献了26.09%的晶格热导率降低和16.32%的最大ZT值提升，为二维材料热电优化提供新机制。

　　

狄拉克声子因其独特的边缘或表面态而受到了广泛关注。然而，它们对半导体热电传输特性的影响仍然在很大程度上尚未被探索。在这里，我们系统地研究了Janus BiSbC?单层材料的热电传输特性及其狄拉克声子效应。该材料的声子色散表现出明显的多狄拉克声子特征，电子带隙为0.88电子伏（HSE06为1.45电子伏）。Janus BiSbC?单层材料在300 K时的晶格热导率（κl）极低，仅为4.79 W m?1 K?1，其中26.09%可直接归因于多狄拉克声子通道。同时，它还表现出优异的电子传输性能：电子迁移率（μ）为11,848 cm2 V?1 s?1，电子弛豫时间（τ）为326.84 × 10?1? s，显示出实现高热电性能的巨大潜力。在n型掺杂下，700 K时的热电优值（ZT）达到3.52。进一步分析表明，Janus BiSbC?单层材料中的多狄拉克声子对其热电传输特性有显著贡献，在300 K时占最大ZT的16.32%。这些发现突显了多狄拉克声子在调节Janus BiSbC?单层材料热电传输特性中的关键作用。我们的研究阐明了多狄拉克声子如何影响二维材料的热电传输特性，为通过声子工程开发高效热电材料提供了理论基础和设计策略。