Abstrak
Mencapai konduktivitas termal kisi sangat rendah (κ L ) dalam material kuantum topologi dengan pemahaman asal-usulnya menimbulkan tantangan berat dalam desain material. Anggota seri homolog (Sb 2 ) m (Sb 2 Te 3 ) n (m, n: bilangan bulat), Sb 2 Te 3 , SbTe, Sb 2 Te, dan Sb 4 Te 3 , menunjukkan heterostruktur seperti van der Waals alami dan mempertahankan keadaan permukaan yang terlindungi secara topologi. Ini menawarkan platform unik untuk menyelidiki modulasi κ L bersama dengan struktur lokal dan dinamika kisinya. Kami fokus pada tiga anggota berbeda, SbTe, Sb 2 Te, dan Sb 4 Te 3 , yang dibedakan oleh urutan penumpukan yang berbeda dari lapisan ganda Sb 2 (BL) dan lapisan kuintupel Sb 2 Te 3 . Analisis fungsi distribusi pasangan sinar-X sinkrotron mengungkapkan tanda-tanda struktural lokal yang penting, yang membedakan setiap senyawa. Kami mengamati pengurangan κ L sistematis di seluruh rangkaian sepanjang arah penumpukan berlapis, dengan Sb 4 Te 3 menunjukkan κ L terendah (≈0,29 W m −1 K −1 pada 300 K) karena hamburan fonon yang ditingkatkan dari heterostruktur seperti superlattice yang disebabkan oleh BL, sementara Sb 2 Te 3 yang tidak memiliki BL mempertahankan κ L tertinggi (≈0,87 W m −1 K −1 pada 300 K). Mode fonon yang didominasi oleh getaran geser berenergi rendah dari Sb 2 BL berpasangan dengan fonon akustik, mengurangi kecepatan grup fonon dan menekan perpindahan panas. Studi ini menggarisbawahi interaksi modularitas struktural dan getaran kisi selektif berenergi rendah dalam mencapai κ L yang sangat rendah dalam material kuantum topologi.