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Amorphous‐Like Ultralow Thermal Transport in Crystalline Argyrodite Cu7PS6

Shen, Xingchen 1; Ouyang, Niuchang; Huang, Yuling; Tung, Yung-Hsiang; Yang, Chun-Chuen; Faizan, Muhammad; Perez, Nicolas; He, Ran; Sotnikov, Andrei; Willa, Kristin 1; Wang, Chen; Chen, Yue; Guilmeau, Emmanuel
1 Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Due to their amorphous-like ultralow lattice thermal conductivity both below and above the superionic phase transition, crystalline Cu- and Ag-based superionic argyrodites have garnered widespread attention as promising thermoelectric materials. However, despite their intriguing properties, quantifying their lattice thermal conductivities and a comprehensive understanding of the microscopic dynamics that drive these extraordinary properties are still lacking. Here, an integrated experimental and theoretical approach is adopted to reveal the presence of Cu-dominated low-energy optical phonons in the Cu-based argyrodite Cu7PS6. These phonons yield strong acoustic-optical phonon scattering through avoided crossing, enabling ultralow lattice thermal conductivity. The Unified Theory of thermal transport is employed to analyze heat conduction and successfully reproduce the experimental amorphous-like ultralow lattice thermal conductivities, ranging from 0.43 to 0.58 W m1 K1, in the temperature range of 100–400 K. The study reveals that the amorphous-like ultralow thermal conductivity of Cu7PS6 stems from a significantly dominant wave-like conduction mechanism. ... mehr

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2024
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2198-3844
KITopen-ID: 1000170020
HGF-Programm 47.11.02 (POF IV, LK 01) Emergent Quantum Phenomena
Erschienen in Advanced Science
Verlag Wiley Open Access
Band 11
Heft 22
Seiten Art.-Nr.: 2400258
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Vorab online veröffentlicht am 25.03.2024
Schlagwörter argyrodite Cu7PS6, crystal structure, Cu Diffusion, lattice dynamics, amorphous-like ultralow thermal transport
Nachgewiesen in Dimensions
OpenAlex
Web of Science
Scopus
Globale Ziele für nachhaltige Entwicklung Ziel 7 – Bezahlbare und saubere Energie

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000170020
Veröffentlicht am 18.04.2024
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/advs.202400258
Scopus
Zitationen: 6
Web of Science
Zitationen: 6
Dimensions
Zitationen: 8
Seitenaufrufe: 43
seit 18.04.2024
Downloads: 16
seit 19.04.2024
Cover der Publikation
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