2025年1月6日，日本北陸先端科學技術大學院大學宣布，應用激光拉曼散射光譜法成功揭示了鉍-碲-硒（Bi2Te3）系熱電材料低熱導率的原因。這一發現為設計新型高效熱電材料提供了重要理論依據。
熱電材料，特別是鉍-碲-硒系材料，因其在室溫附近具有較高的熱電性能被廣泛應用于能源回收、溫差發電等領域。這些材料能夠有效地將熱能轉換為電能，或反向工作，通過電流產生熱量。然而，盡管它們具有良好的熱電性能，熱導率仍是限制其效率提升的瓶頸之一。長期以來，學術界普遍認為，鉍-碲-硒系材料低熱導率的原因與其晶格振動中的非諧振動項有關，但具體機制一直沒有明確。
在此次研究中，研究團隊利用激光拉曼散射光譜法，探測了鉍-碲-硒系材料中晶格振動的高階項。通過對材料的拉曼光譜進行溫度范圍廣泛的測量，結合Balkanski模型進行分析，研究人員發現：雖然材料中存在非諧振動成分，但這些振動僅限于三階，四階及以上的非諧振動并未被發現。這一結果表明，材料的低熱導率并非由于大幅振幅的晶格振動阻礙熱流，而主要與其組成元素——重元素（如鉍）有關。
這一發現不僅闡明了鉍-碲-硒系熱電材料低熱導率的根本原因，還為開發具有更低熱導率的新型熱電材料提供了理論依據。未來，基于這些研究成果，科學家可以設計出更高效的熱電材料，推動熱電能量轉換技術的應用與發展。
粉體圈編譯
作者：YUXI
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