第一原理格子熱伝導率計算およびベイズ最適化を用いた低格子熱伝導率物質の探索

利用第一原理晶格热导率计算和贝叶斯优化寻找低晶格热导率材料

• 批准号: 20J15625
• 负责人: 溝上 慧祐
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J15625/
• 关键词: 格子熱伝導率; フォノン; 格子熱伝導

格子熱伝導現象は非平衡熱輸送現象であるため、調和フォノン物性だけなく非調和フォノン物性を予測モデルに取り込むことで、より正確な格子熱伝導率の予測が可能となる。本研究では、多数の第一原理格子熱伝導率計算の結果を微視的に解析し、非調和フォノン物性を特徴づけるような、格子熱伝導率と相関が強くかつ計算コストの小さい特徴量を発見し、これを用いた格子熱伝導率予測モデルを作成し、ベイズ最適化を用いて逐次的に低格子熱伝導率を持つ物質の探索を行うことを目的とする。2年目は、1年目で得た格子熱伝導現象における微視的機構の解析結果にもとづき、当研究室が保有するフォノンデータベースに登録されている約1万種の化合物を探索対象として、低格子熱伝導率を有する化合物の探索を行った。特徴量としては、1年目の研究において格子熱伝導率と強い相関のあることが判明した音響フォノンの群速度平均を用いた。結果として、Sr2SbAuやSr2AsAuなどの化合物が低格子熱伝導率候補物質となった。次にSr2SbAuおよびSr2AsAuに対して、第一原理フォノン計算を適用することにより、これらの化合物が 1W/(m-K)を下回る低格子熱伝導率を持つ化合物であることが判明した。詳細なフォノン解析を行うことで、これらの化合物においては、格子熱伝導率への寄与が音響フォノンによるものよりも光学フォノンによるもののほうが大きいことがわかった。

Lattice thermal conductivity phenomena are non-equilibrium heat transport phenomena, harmonic properties are predicted, and accurate lattice thermal conductivity prediction is possible. In this study, most of the results of first-principle lattice thermal conductivity calculation are analyzed by Weishi app, and the properties of lattice thermal conductivity are characterized by strong correlation. The characteristics of lattice thermal conductivity are calculated by using lattice thermal conductivity prediction. The optimization of lattice thermal conductivity prediction is carried out by using low lattice thermal conductivity. In 2002 and 2003, we obtained the results of Weishi app of lattice thermal conductivity phenomena. About 10,000 compounds were recorded in the laboratory. Characteristics of thermal conductivity of lattice and strong correlation between thermal conductivity of lattice and acoustic conductivity of lattice The results show that Sr2SbAu and Sr2AsAu compounds are candidates for low lattice thermal conductivity. Second, Sr2SbAu and Sr2AsAu are related to each other. First principles calculations are applicable to compounds with low lattice thermal conductivity of 1W/(m-K). Detailed analysis of the chemical compound, lattice thermal conductivity, and acoustic conductivity of the chemical compound, optical conductivity of the chemical compound, lattice thermal conductivity of the chemical compound.