微/纳米结构对热导率的影响是一个具有重大科学意义的课题,对热电技术尤其重要。目前的理解是,结构缺陷主要通过声子散射降低热导率,其中描述热传输时声子色散和声速是固定的,特别是当化学成分不变时。对 PbTe 模型系统进行的实验表明,声速随内部应变的增加而线性减小。这种材料晶格的软化完全解释了晶格热导率的降低,而无需引入额外的声子散射机制。此外,我们表明,高效率 Na 掺杂 PbTe 的热导率降低和随之而来的热电品质因数(zT > 2)的提高主要归因于这种内部应变引起的晶格软化效应。虽然已知非均匀内部应变场会引入声子散射中心,但这项研究表明,内部应变也能平均软化材料晶格,从而改变声速和声子色散。这为控制晶格热导率提供了新途径,超越了声子散射,利用微结构缺陷和内部应变。在实践中,许多工程材料都会表现出软化和散射效应,就像硅中显示的那样。这项研究为能源材料、微电子和纳米级传热领域的热导率研究带来了新的启示。
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