晶格中的掺杂是指引入非常少量的外来原子,并且通常对降低晶格热导率的影响很小。这与合金化不同,合金化涉及大量其他元素,并会大大增强点缺陷声子的散射。Mercouri G. Kanatzidis团队通过仅将3%的In合金化到CuFeS2黄铜矿化合物的菱形晶格的Cu位置上,该化合物在降低化合物的晶格热导率方面具有明显作用。在630 K下,将化合物的晶格热导率从2.32降至1.36 Wm-1K-1。研究发现,In在Cu子晶格上时并未完全离子化为+3,并且主要以+1氧化态存在。In掺杂在结构的Fe3+位置上处于相同掺杂水平(并以与位点相容的In3+状态存在)的控制材料对声子散射的影响要小得多。
Large thermal conductivity drops in the diamondoid lattice of CuFeS2 by discordant atom doping, J. Am. Chem. Soc. 2019
https://doi.org/10.1021/jacs.9b10983
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b10983