近日，材料基因组工程研究院杨炯教授团队在高通量热电材料电输运计算方法中获重要进展。论文相关工作以“High-throughput deformation potential and electrical transport calculations (形变势和电输运性能的高通量计算)”为题被计算材料著名期刊《NPJ Computational materials》接收。
热电材料中弛豫时间计算一直是电输运性能计算的难点和关键，由于电子-声子相互作用，精确电声计算对复杂热电材料是一个挑战，本工作基于前期JACS工作中电声耦合近似的形变势方法进行改进，建立了适用于高通量计算的形变势方法，其计算流程如图1所示。形变势高通量处理中能带对齐方式选用第一条能带平均值为基准，避免了复杂化合物中不同元素芯能级为基准的不确定性，获得了1万多条形变势数据及电输运性能。并通过高通量预测出332种潜在的n型热电材料和321种p型热电材料，最终获得156种潜在的n型、p型性能均优异的新型高性能热电材料。
图1：形变势及电输运性能高通量计算流程图
图2 热电材料的电输运性能功率因子分布及其与形变势常数的关系、高通量热电材料筛选
寻找高效准确的电热输运计算方法对于高通量性能计算及新型高性能功能材料筛选具有重要的意义。形变势方法被认为是一种高效准确的描述电子弛豫时间的计算方法，然而早期形变势计算一般用于单个化合物或几类材料计算中，对于形变势的规律及影响因素分析较少，本工作提出的高通量形变势处理方法，获得了大量形变势数据及电输运性能参数，可以系统分析形变势的分布规律及影响因素，还获得了形变势与电输运性能的关系（图2），对加速高性能材料的发现具有重要的意义，同时也为进一步的机器学习研究提供了大量的数据支持。
上海大学材料基因组工程研究院为本论文的第一完成单位和通讯单位。论文第一作者为上海大学材料基因组工程研究院已毕业硕士生金叶青，通讯作者为上海大学杨炯教授和席丽丽副研究员。
论文链接： https://www.nature.com/articles/s41524-023-01153-x