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Phonon anharmonicity:a pertinent review of recent progress and perspective

Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2021年第11期64卷 10-43页

作者： Bin Wei Qiyang Sun Chen Li Jiawang Hong Henan Key Laboratory of Materials on Deep-Earth Engineering School of Materials Science and EngineeringHenan Polytechnic UniversityJiaozuo 454000China School of Aerospace Engineering Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Department of Mechanical Engineering University of CaliforniaRiversideRiverside CA 92521USA Materials Science and Engineering University of CaliforniaRiversideRiverside CA 92521USA

Anharmonic lattice vibrations play pivotal roles in the thermal dynamics in condense matters and affect how the atoms interact and conduct heat.An in-depth understanding of the microscopic mechanism of phonon anharmonicity in condensed systems is critical for developing better functional and energy materials.In recent years,various novel behaviors in condense matters driven by phonon anharmonic effects were discovered,such as soft mode phase transition,negative thermal expansion(NTE),multiferroicity,ultralow thermal conductivity(κ),high thermal resistance,and high-temperature superconductivity.These properties have endowed anharmonicity with many promising applications and provided remarkable opportunities for developing“Anharmonicity Engineering”-regulating heat transport towards excellent performance in materials.In this work,we review the recent development of studies on phonon anharmonic effect and summarize its origin,mechanism,research methods,and applications.Besides,the remaining challenges,future trends,and prospects of phonon anharmonicity are also discussed.

关键词： phonon phonon anharmonicity thermodynamics inelastic neutron/x-ray scattering

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