近日，我院明星教授领衔的合作团队在低维热电材料领域取得重要进展，相关成果以《Additional phonon scattering channels provided by one‑dimensional heavy double‑chain rattlers in quasi‑one‑dimensional perovskite δ‑CsSnI3》为题，发表于国际知名权威期刊Physical Review B。

该工作由77779193永利(中国)集团、四川大学、中国科学院高能物理研究所等单位合作完成，得到国家自然科学基金与广西重点研发计划资助。论文通讯作者为我院明星教授，研究生于茹（四川大学博士生，我校24届硕士）、肖峰（中山大学博士生，我校22届硕士）为论文共同第一作者。

热电材料可实现热能与电能的直接相互转换，是低品位废热回收、固态制冷与深空探测电源的核心材料。理想热电材料需兼具高导电与低热导，即“声子玻璃—电子晶体（PGEC）”特性。传统认知认为，低热导率主要来自客体原子的“rattling”振动（笼振子）散射声子，而共价主体骨架负责电输运。

团队以准一维卤化物钙钛矿δ‑CsSnI3为研究体系，通过第一性原理计算结合自洽声子理论与维格纳输运理论首次揭示：主体共价一维重链本身可产生低频光学声子，提供额外三声子散射通道，从而实现超低晶格热导率，颠覆了传统PGEC机制认知。δ‑CsSnI3为正交晶系Pnma结构，沿b轴形成由共边[SnI6]八面体构成的一维双链共价骨架，Cs+填充于链间作为客体离子。研究发现，其独特的成键与力学特性为热电输运带来契机：（1）非谐声子散射机制：低频光学支并非仅来自Cs+振动，还源于主体一维双链相对滑移，大幅增强声子散射、显著压低晶格热导率。（2）超低且弱温依赖热导：基于Wigner热输运理论计算表明链间晶格热导率低至0.18 W·m⁻¹·K⁻¹（425 K），且随温度变化微弱，兼具晶体导电与玻璃导热特性。n型掺杂热电优值ZT从300 K时的0.53提升至425 K的0.92。（3）该成果证明共价键合的主体一维骨架也可作为“rattler”调控热输运，为设计各向异性PGEC热电材料开辟新路径，也为无铅、稳定、低成本卤化物钙钛矿在室温热电器件中的应用奠定理论基础。

图1 δ-CsSnI3的动力学性质：(a) 0-600 K有限温度下声子色散和态密度，元素分辨PhDOS；(b) 声子群速在声子色散关系上的投影；(c) 模拟中子动力学结构因子；(d) 格林艾森参数γ在声子色散关系上的投影；(e) γ在横向声子（TA1和TA2）、纵向声子（LA）和低频光声子（OP）频率空间中的分布；(f) Γ点处低频光学模式振动可视化。

图2 (a) n型和(b) p型掺杂的链内和链间ZT值随温度（200-425 K）和载流子浓度(1019-1021 cm-3)的函数。

论文信息：Ru Yu, Feng Xiao, Qing‑Yu Xie, Wen Lei, Huazhong Guo, Bao‑Tian Wang, Xing Ming*，Additional phonon scattering channels provided by one‑dimensional heavy double‑chain rattlers in quasi‑one‑dimensional perovskite δ‑CsSnI3, Phys. Rev. B 113, 184311 (2026).

论文链接：DOI: 10.1103/PhysRevB.113.184311

(一审：明星；二审：朱鹏飞；三审：张富文）