Remarkable decrease in lattice thermal conductivity of transition metals borides TiB2 by dimensional reduction

材料科学 热导率 凝聚态物理 非谐性 声子 德拜模型 格子(音乐) 玻尔兹曼方程 热力学 复合材料 声学 物理
作者
Ding Li,Yanxiao Hu,Guangqian Ding,Chunbao Feng,Dengfeng Li
出处
期刊:Nanotechnology [IOP Publishing]
卷期号:33 (23): 235706-235706 被引量:6
标识
DOI:10.1088/1361-6528/ac58a6
摘要

Two-dimensional transition metals borides TixBxhave excellent magnetic and electronic properties and great potential in metal-ion batteries and energy storage. The thermal management is important for the safety and stability in these applications. We investigated the lattice dynamical and thermal transport properties of bulk-TiB2and its two-dimensional (2D) counterparts based on density functional theory combined with solving phonon Boltzmann transport equation. The Poisson's ratio of bulk-TiB2is positive while it changes to negative for monolayer TiB2. We found that dimension reduction can cause the room-temperature in-plane lattice thermal conductivity decrease, which is opposite the trend of MoS2, MoSe2, WSe2and SnSe. Additionally, the room temperature thermal conductivity of mono-TiB2is only one sixth of that for bulk-TiB2. It is attributed to the higher Debye temperature and stronger bonding stiffness in bulk-TiB2. The bulk-TiB2has higher phonon group velocity and weaker anharmonic effect comparing with its 2D counterparts. On the other hand, the room temperature lattice thermal conductivity of mono-Ti2B2is two times higher than that of mono-TiB2, which is due to three-phonon selection rule caused by the horizontal mirror symmetry.

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