热电材料可实现热能与电能的直接相互转换，无需中间机械能转换环节，具备结构简单、无运动部件、运行无污染等突出优势，在工业余热回收、深空航天探测、新型清洁能源开发等重点领域具备极高的应用价值与广阔的产业化发展前景。在热电材料研发领域，降低材料晶格热导率、优化电子输运特性，是突破材料热电性能瓶颈、实现高性能器件制备的两大核心抓手，也是当前国际热电材料基础研究领域的主流重点方向。
近日，烟台大学物理与电子信息学院戴振宏教授、赵银昌教授科研课题组，围绕超低晶格热导率微观形成机制、高性能热电材料精准理论设计两大核心科学问题开展系统性攻关，取得一系列标志性研究成果。该研究团队依托第一性原理计算方法，融合自洽声子理论（SCP）、四声子散射理论、Wigner相干声子输运理论及多维度电子输运仿真计算手段，从微观机理层面阐明了高阶晶格非谐效应、相干声子输运行为对材料热电宏观性能的调控机理，完善了高性能热电材料的底层设计理论体系，为新型高效热电材料的定向设计提供了全新的理论思路与技术指导。系列研究成果获得美国物理学会（APS）权威期刊集群连续报道。截至目前，这已是该课题组2026年度在物理学顶刊PR系列期刊发表的第6项标志性研究成果。上述全部研究工作，均获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金重大基础研究专项项目的联合资助。
针对XAgY（X = K、Rb、Cs；Y = S、Se、Te）、XScY₂（X = Li、Na；Y = Se、Te）两类典型层状硫属化物材料体系，课题组开展了系统性声子输运机理研究。研究首次提出键刚度非均匀性诱导的强键–强非谐性耦合作用新机制，明确了类波相干声子输运效应对材料反常质量效应的调控规律；系统阐释了高阶非谐性、四声子散射、相干声子输运三大物理行为协同调控超低晶格热导率的微观本质。该成果打破了传统声子气体模型的理论认知局限，进一步完善了层状硫属化物热电材料的热输运理论框架，为研发具备超低晶格热导率的新型层状热电材料、开展材料性能定向优化提供了核心理论支撑。相关研究论文分别以 “Bond-rigidity heterogeneity induced anomalous strong bond–strong anharmonicity and coherent phonon transport in the ultralow lattice thermal conductivity compounds XAgY (X = K, Rb, Cs; Y = S, Se, Te)”和“Anomalous mass effect and coherent phonon transport in layered ternary chalcogenides XScY₂ (X = Li, Na; Y = Se, Te)”为题，发表于自然指数收录核心期刊《Physical Review B》。两篇论文第一作者分别为学院2024级硕士研究生李昕芮、栾双双。
此外，课题组在黄铜矿结构LiXTe₂（X = Al、Ga、In）热电材料体系研究中取得关键突破。研究团队成功揭示高阶非谐效应与电子输运解耦协同增效提升材料热电性能的全新微观机理。实验计算结果表明，该体系下LiGaTe₂材料在800K工况条件下，n型热电优值（ZT）可达2.8，达到同类型材料先进水平，具备优异的高温热电工程应用潜力。该研究成果以“High-order anharmonicity and transport decoupling synergistically enable high thermoelectric performance in LiXTe₂ (X = Al, Ga, In)”为题，发表于国际知名应用物理权威期刊《Physical Review Applied》，论文第一作者为学院2024级硕士研究生王云霏。
文章信息（一）：
文章作者：Xinrui Li（李昕芮）, Yinchang Zhao（赵银昌）, Pengfei Sui（隋鹏飞）, Jun Ni（倪军）, and Zhenhong Dai（戴振宏）
文章题目：Bond-rigidity heterogeneity induced anomalous strong bond–strong anharmonicity and coherent phonon transport in the ultralow lattice thermal conductivity compounds XAgY (X = K, Rb, Cs; Y = S, Se, Te)
文章DOI：10.1103/16j6-bm5d
链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/16j6-bm5d
文章信息（二）：
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：Anomalous mass effect and coherent phonon transport in layered ternary chalcogenides XScY₂(X = Li, Na; Y = Se, Te)
文章DOI：10.1103/gqjs-wy9x
链接：https://journals.aps.org/prb/accepted/10.1103/gqjs-wy9x
文章信息（三）：
文章作者：Yunfei Wang（王云霏）, Yinchang Zhao（赵银昌）, Jun Ni（倪军）, and Zhenhong Dai（戴振宏）
文章题目：High-order anharmonicity and transport decoupling synergistically enable high thermoelectric performance in LiXTe₂(X = Al, Ga, In)
文章DOI：10.1103/mdrw-jbqb
链接：https://journals.aps.org/prapplied/accepted/10.1103/mdrw-jbqb
来稿时间：7月2日 审核：刘俞斌 责任编辑：刘运正
