在热电材料研究领域，提升能源转换效率、实现热能的高效利用是核心目标。然而，热电材料的性能优化面临着一项关键挑战：如何在保持高塞贝克系数与高电导率的同时，显著降低晶格热导率，以减少热能传递过程中的损耗。晶格热导率作为热电性能的关键限制因素，其物理机制的深入探索对于突破现有材料性能瓶颈至关重要。

近日，烟台大学物理与电子信息学院与清华大学的研究团队携手，在银基黄铜矿化合物AgGaX₂(X = Se, Te)的热电性能研究中取得了突破性进展。该团队通过先进的第一性原理计算，结合自洽声子理论、压缩感知技术和玻尔兹曼输运方程，系统深入地研究了AgGaX₂的热电输运性质。研究发现，AgGaX₂的超低晶格热导率源于三个关键因素：银原子的rattling模式导致的强非谐性、声学支与低频光学支声子强耦合引发的剧烈声子散射，以及光学声子对热导率异常高的贡献。同时发现与传统质量趋势相反，当较轻的Se原子取代Te原子时，AgGaX₂(X = Se, Te)的κ_L呈现反常下降趋势。这种反常声子输运行为归因于Ag-Se键合强度较弱、避免交叉频率较低，以及AgGaSe₂中光学声子的主导贡献（超过60%）。价带顶（VBM）附近的高能带简并和强色散产生了高功率因子（PF），结合超低κ_L，使其具备优异的热电性能。AgGaX₂化合物的研究成果，有望为废热回收、固态制冷等环保及能源应用领域带来革命性的突破，推动热电技术向更高效、更环保的方向发展。

研究成果以“Rattling-induced effects of Ag atoms and anomalous phonon transport along with thermoelectric performance in silver-based chalcopyrite AgGaX₂(X = Se, Te)”为题发表在国际知名期刊《Materials Today Physics》（五年影响因子10）上。我校2024级硕士研究生栾双双是论文第一作者，赵银昌和戴振宏教授是通讯作者，烟台大学为第一单位。该工作受到了国家自然科学基金项目和山东省自然科学基金重大基础研究项目的资助。

文章信息：

文章作者：Shuangshuang Luan（栾双双）, Yinchang Zhao（赵银昌）, Jun Ni（倪军）, and Zhenhong Dai（戴振宏）

文章题目：Rattling-induced effects of Ag atoms and anomalous phonon transport along with thermoelectric performance in silver-based chalcopyrite AgGaX₂(X = Se, Te)

文章DOI：10.1016/j.mtphys.2025.101769

链接：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2025.101769

来稿时间：7月7日 审核：刘俞斌 责任编辑：徐扬