不同价态元素掺杂对导热系数的调控研究

背景：掺杂是调控半导体性能的常用手段，但其对导热系数的具体影响机制尚未完全清晰。研究目的：本研究旨在系统探讨同价原子替换、异价原子替换和间隙掺杂三种典型掺杂模式对TiS3材料热传输性能的影响机理。结论：研究发现，伴随晶格收缩的同价原子替换（如O、Se）可通过增强化学键、提高原子密度等方式提升导热系数；而异价原子替换（如F）会引入非成键电子和弱轨道杂化，增加声子非谐性，从而降低导热系数；间隙掺杂则因破坏对称性和弱化化学键而降低导热系数。该工作揭示了掺杂类型、晶格收缩、轨道杂化等因素在热输运中的复杂关联，为半导体材料的定向掺杂设计提供了理论依据。