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       近日，西安交通大学航天航空学院多尺度力学与智能设计团队以“Strain effect of phonon and electron in 1D crystals HfS3 and ZrS3“为题，在《Applied Physics Letters》上发表了一篇研究论文，通过理论分析研究了准一维材料在不同应变下的热学、电学和力学特性，为应变工程下热学和电学特性变化提供了新的见解，有助于拓宽其应用。

内容概述

       准一维（1D）范德华（vdW）材料由于其独特的机械和电子特性，对应变和压力等外部刺激具有高度响应，因此具有巨大的应用潜力。在这项工作中，我们研究了HfS3和ZrS3在不同应变下的热输运、成键特性、力学性能和电子结构。我们的研究结果表明，在拉伸应变下，横向声子模式在Γ点附近呈现抛物色散，与一维碳链中的行为一致（图1）。对于ZrS3，压缩应变和拉伸应变都会导致晶格热导率降低（图2）。在HfS3中，热导率随压缩应变增大而减小。当拉伸应变为2%时，热导率降低，当拉伸应变为4%时，热导率增加。随着应变从压缩到拉伸转变，这些准一维材料变得越来越各向异性（图5），并且带隙也逐渐减小（图6）。这些发现为应变工程下热学和电学特性变化提供了新的见解，有助于拓宽其应用。

图1. 准一维及一维材料的晶体结构和声子谱

图2. 准一维材料的热导率、声子群速度和散射率

图3. 声子谱分支对热导率的贡献

图4. 准一维材料的差分电荷密度

图5. 准一维材料的杨氏模量

图6. 准一维材料的电子能带结构差异

关于作者

       论文第一作者为课题组的硕士研究生马欣雨，通讯作者为本课题组岳圣瀛教授。该工作得到了国家自然科学基金和西安交通大学青年拔尖人才计划等资助。西安交通大学航天航空学院刘益伦教授团队长期招聘博士后和博士生，欢迎有意者联系。

原文链接

https://doi.org/10.1063/5.0245542