第一原理格子熱伝導率計算およびベイズ最適化を用いた低格子熱伝導率物質の探索

利用第一原理晶格热导率计算和贝叶斯优化寻找低晶格热导率材料

• 批准号: 20J15625
• 负责人: 溝上 慧祐
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J15625/
• 关键词: 格子熱伝導率; フォノン; 格子熱伝導

格子熱伝導現象は非平衡熱輸送現象であるため、調和フォノン物性だけなく非調和フォノン物性を予測モデルに取り込むことで、より正確な格子熱伝導率の予測が可能となる。本研究では、多数の第一原理格子熱伝導率計算の結果を微視的に解析し、非調和フォノン物性を特徴づけるような、格子熱伝導率と相関が強くかつ計算コストの小さい特徴量を発見し、これを用いた格子熱伝導率予測モデルを作成し、ベイズ最適化を用いて逐次的に低格子熱伝導率を持つ物質の探索を行うことを目的とする。2年目は、1年目で得た格子熱伝導現象における微視的機構の解析結果にもとづき、当研究室が保有するフォノンデータベースに登録されている約1万種の化合物を探索対象として、低格子熱伝導率を有する化合物の探索を行った。特徴量としては、1年目の研究において格子熱伝導率と強い相関のあることが判明した音響フォノンの群速度平均を用いた。結果として、Sr2SbAuやSr2AsAuなどの化合物が低格子熱伝導率候補物質となった。次にSr2SbAuおよびSr2AsAuに対して、第一原理フォノン計算を適用することにより、これらの化合物が 1W/(m-K)を下回る低格子熱伝導率を持つ化合物であることが判明した。詳細なフォノン解析を行うことで、これらの化合物においては、格子熱伝導率への寄与が音響フォノンによるものよりも光学フォノンによるもののほうが大きいことがわかった。

由于晶格导热率是一种非平衡热传输现象，通过将Aharmonic声子特性以及Aharmonic声子特性纳入预测模型，因此可以更准确地预测晶格导热率。这项研究的目的是微观分析大量第一原理的晶格导热率计算的结果，发现与晶格导热率密切相关的特征，几乎没有计算成本，例如，使用此材料来实现质量搜索材料的晶格导电模型来表征肛门式声子特性，并使用低lattice baite oby opential searitiation There of Termitiation Themitiation Thece of Terigation Procistition预测。在第二年的第二年，我们对第一年获得的晶格导热率的显微镜机制进行了分析，我们搜索了具有低晶格导热率的化合物，大约10,000种类型的化合物在我们的实验室拥有的声子数据库中注册的化合物。作为特征，我们使用了声音子的组速度平均值，在第一年研究中，发现与晶格导热率密切相关。结果，SR2SBAU和SR2ASAU等化合物成为低晶格导热率的候选材料。接下来，通过将第一原理语音子计算应用于SR2SBAU和SR2ASAU，这些化合物被发现是低于1 W/（M-K）的晶格导热率低的化合物。详细的声子分析表明，在这些化合物中，对晶格导热率的贡献大于光子声子的贡献大于声音子的贡献。