近期，我校物理与电子科学学院吕兵教授、中央民族大学王文忠教授(贵州师范大学特聘教授)作为通讯作者指导的硕士研究生周浪在材料科学领域SCI一区Top期刊《Applied Surface Science》在线发表题为“Understanding the origins of low lattice thermal conductivity in a novel two- dimensional monolayer NaCuS for achieving medium-temperature thermoelectric applications”的研究论文。

热电材料作为一种新型的清洁能源材料，能将废热转化为电能，是近年来能源转换材料领域的研究热点。但是热电材料转换效率低成为目前制约热电转换技术发展的主要瓶颈，探寻具有更高性能的热电材料成为学界亟待解决的问题。本研究基于遗传算法设计了新型二维材料NaCuS,并考虑了电-声耦合效应,计算结果表明2D NaCuS热电材料在中温区具有好的应用前景(500K：ZT=1.44)。通过利用晶体轨道哈密顿布居 (COHP)分析,费米能级下面的反键轨道填充引起了较弱的Cu-S化学键，弱化学键和声子强非谐性共同导致了2D NaCuS的本征低晶格热导率。

图1.(a)2D NaCuS的晶格热导率;(b)2D NaCuS的热电优值ZT

为了深入研究其中的物理机制，通过修改源程序，文章详细分析了散射过程（平面外声学模式（ZA）+光学模式（O）→O（ZA + O→O），平面内横向声学模式 (TA) + O → O (TA + O → O)，以及平面内纵向声学模式(LA) + O → O (LA + O → O))，我们发现二维 NaCuS 具有很强的声子非谐性,为进一步提高热电效率提供了重要的理论依据。

图2.(a)三声子散射相空间的频率依赖性;(b)-(d)ZA、TA和LA声子模在300K的散射通道分析

论文第一作者为2020研究生周浪，该工作得到国家自然科学基金（No. 62175265, 61575225）的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.156167