Phonon transport properties of Janus Pb2 XAs (X = P, Sb, and Bi) monolayers: A DFT study

杰纳斯 X射线吸收光谱法 声子 单层 材料科学 凝聚态物理 纳米技术 物理 吸收光谱法 光学
作者
Jiaxin 嘉鑫 Geng 耿,Pei 培 Zhang 张,Zhunyun 准韵 Tang 汤,Tao 阳滔 Ouyang 欧
出处
期刊:Chinese Physics B [IOP Publishing]
卷期号:33 (4): 046501-046501 被引量:1
标识
DOI:10.1088/1674-1056/ad2260
摘要

Grasping the underlying mechanisms behind the low lattice thermal conductivity of materials is essential for the efficient design and development of high-performance thermoelectric materials and thermal barrier coating materials. In this paper, we present a first-principles calculations of the phonon transport properties of Janus Pb 2 PAs and Pb 2 SbAs monolayers. Both materials possess low lattice thermal conductivity, at least two orders of magnitude lower than graphene and h-BN. The room temperature thermal conductivity of Pb 2 SbAs (0.91 W/mK) is only a quarter of that of Pb 2 PAs (3.88 W/mK). We analyze in depth the bonding, lattice dynamics, and phonon mode level information of these materials. Ultimately, it is determined that the synergistic effect of low group velocity due to weak bonding and strong phonon anharmonicity is the fundamental cause of the intrinsic low thermal conductivity in these Janus structures. Relative regular residual analysis further indicates that the four-phonon processes are limited in Pb 2 PAs and Pb 2 SbAs, and the three-phonon scattering is sufficient to describe their anharmonicity. In this study, the thermal transport properties of Janus Pb 2 PAs and Pb 2 SbAs monolayers are illuminated based on fundamental physical mechanisms, and the low lattice thermal conductivity endows them with the potential applications in the field of thermal barriers and thermoelectrics.

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