Realizing high phonon anharmonicity in layered Mg3Sb2: A temperature-dependent optical phonon study

非谐性 物理 计算机科学 凝聚态物理
作者
Minati Tiadi,Dillip K. Satapathy,Manjusha Battabyal
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:109 (19) 被引量:8
标识
DOI:10.1103/physrevb.109.195201
摘要

The layered compound ${\mathrm{Mg}}_{3}{\mathrm{Sb}}_{2}$ displays remarkable thermoelectric properties at low to moderate temperatures due to its low lattice thermal conductivity, akin to heavier materials like SnSe, PbTe, or ${\mathrm{Bi}}_{2}{\mathrm{Te}}_{3}$. However, the underlying cause of this low lattice thermal conductivity in the lightweight ${\mathrm{Mg}}_{3}{\mathrm{Sb}}_{2}$ remains unclear. Employing temperature-dependent Raman spectroscopy, we have identified the existence of a robust anharmonic interaction between the optical phonon modes in polycrystalline ${\mathrm{Mg}}_{3}{\mathrm{Sb}}_{2}$. Additionally, we have observed a gradual decay of all optical phonons as temperature increases confirming the decrease in lattice thermal conductivity at higher temperatures. The introduction of Li into ${\mathrm{Mg}}_{3}{\mathrm{Sb}}_{2}$ lattice results in a disparity among the crystallographic axes for the phonon modes, intensifying the anharmonic phonon vibrations in ${\mathrm{Mg}}_{2.985}{\mathrm{Li}}_{0.015}{\mathrm{Sb}}_{2}$ compared to undoped ${\mathrm{Mg}}_{3}{\mathrm{Sb}}_{2}$. The estimated anharmonic constant $\ensuremath{\sim}4.5\phantom{\rule{4pt}{0ex}}\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}4}\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}{\mathrm{K}}^{\ensuremath{-}1}$ for ${\mathrm{Mg}}_{2.985}{\mathrm{Li}}_{0.015}{\mathrm{Sb}}_{2}$ closely resembles those of other heavier thermoelectric systems, mainly attributed to quasiharmonic volume expansion and anharmonic phonon-phonon interaction. The lattice thermal conductivity estimated from the Raman modes aligns with experimentally measured values, confirming the significant influence of optical phonons on the thermal transport of layered ${\mathrm{Mg}}_{3}{\mathrm{Sb}}_{2}$. These findings offer a comprehensive exploration of the interplay between optical phonon modes and the origins of substantial phonon anharmonicity in the lightweight polycrystalline ${\mathrm{Mg}}_{3}{\mathrm{Sb}}_{2}$ system.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
小崔发布了新的文献求助10
1秒前
研友_VZG7GZ应助wqkkk采纳,获得10
1秒前
guandada发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
没霉梅梅发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
bkagyin应助任罗川采纳,获得10
2秒前
新嗨发布了新的文献求助10
3秒前
向浩发布了新的文献求助10
3秒前
WhiteCaramel完成签到 ,获得积分10
4秒前
科目三应助Alan采纳,获得30
5秒前
5秒前
yang发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
6秒前
你好发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
传奇3应助热情嘉懿采纳,获得10
9秒前
11秒前
小H同学发布了新的文献求助10
11秒前
Jasper发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
zxl发布了新的文献求助10
11秒前
lzy发布了新的文献求助10
12秒前
lieqiang发布了新的文献求助10
12秒前
sean完成签到 ,获得积分10
12秒前
龚俊发布了新的文献求助10
13秒前
李爱国应助乐进采纳,获得10
13秒前
yang完成签到,获得积分10
13秒前
11发布了新的文献求助10
14秒前
七月完成签到,获得积分10
14秒前
李爱国应助含糊的翠曼采纳,获得10
14秒前
H1lb2rt完成签到 ,获得积分10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
化妆品原料学 1000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 1000
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
nephSAP® Nephrology Self-Assessment Program - Hypertension The American Society of Nephrology 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5632254
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4726532
关于积分的说明 14981567
捐赠科研通 4790212
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2558228
邀请新用户注册赠送积分活动 1518633
关于科研通互助平台的介绍 1479071