2025年1月6日，日本北陆先端科学技术大学院大学宣布，应用激光拉曼散射光谱法成功揭示了铋-碲-硒（Bi2Te3）系热电材料低热导率的原因。这一发现为设计新型高效热电材料提供了重要理论依据。
热电材料，特别是铋-碲-硒系材料，因其在室温附近具有较高的热电性能被广泛应用于能源回收、温差发电等领域。这些材料能够有效地将热能转换为电能，或反向工作，通过电流产生热量。然而，尽管它们具有良好的热电性能，热导率仍是限制其效率提升的瓶颈之一。长期以来，学术界普遍认为，铋-碲-硒系材料低热导率的原因与其晶格振动中的非谐振动项有关，但具体机制一直没有明确。
在此次研究中，研究团队利用激光拉曼散射光谱法，探测了铋-碲-硒系材料中晶格振动的高阶项。通过对材料的拉曼光谱进行温度范围广泛的测量，结合Balkanski模型进行分析，研究人员发现：虽然材料中存在非谐振动成分，但这些振动仅限于三阶，四阶及以上的非谐振动并未被发现。这一结果表明，材料的低热导率并非由于大幅振幅的晶格振动阻碍热流，而主要与其组成元素——重元素（如铋）有关。
这一发现不仅阐明了铋-碲-硒系热电材料低热导率的根本原因，还为开发具有更低热导率的新型热电材料提供了理论依据。未来，基于这些研究成果，科学家可以设计出更高效的热电材料，推动热电能量转换技术的应用与发展。
粉体圈编译
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