对本征低导热性的晶体材料中化学键-晶格动力学之间相互作用的理解，对于热导材料性能（隔热涂层、光伏应用等）的理解至关重要。二维层状结构钙钛矿材料是一种重要的光电、太阳能材料。有鉴于此，印度贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心（JNCASR) Kanishka Biswas等报道了通过Bridgman合成方法得到的单晶全无机层状Ruddlesden-Popper（RP）钙钛矿材料Cs₂PbI₂Cl₂，并对单晶结构Cs₂PbI₂Cl₂的各向异性K_L测试发现了在295-523 K区间内C轴上超低的K_L（0.37~0.28 W/wK）。

本文要点：

（1）

通过DFT方法进行声子谱计算，发现了其中18~55 cm^-1声子模式，通过Cs、I原子定域化振动构建了平带，此外通过Pb附近3S²孤对电子引发的Cl原子上非简谐振动动态八面体旋转产生~12 cm^-1的超低能量光学模式。作者通过相关实验，证明了这种低能量光学声子模式具有低温热容和随温度变化的Raman光谱。

（2）

作者发现，低能量光学模式和声学模式之间的非谐振耦合阻碍了传热声子（heat carrying acoustic phonons）向超软频率（最高~37 cm^-1）（ultra-soft frequency）。通过这种柔软弹性层状结构、大量低能量光学声子谱、强烈的光学声子耦合协同作用，Cs₂PbI₂Cl₂中产生了超低的K_L。

参考文献

Paribesh Acharyya, Tanmoy Ghosh, Koushik Pal, Kaushik Kundu, Kewal Singh Rana, Juhi Pandey, Ajay Soni, Umesh V. Waghmare, and Kanishka Biswas*

Intrinsically Ultralow Thermal Conductivity in Ruddlesden-Popper 2D Perovskite Cs₂PbI₂Cl₂: Localized Anharmonic Vibrations and Dynamic Octahedral Distortions, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c08044

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c08044