Electrical and thermoelectric transport properties of two-dimensional fermionic systems with $k$-cubic spin-orbit coupling
研究了$k$ -立方自旋轨道相互作用对二维费米子系统电输运和热电输运性质的影响。我们得到了精确的解析表达式的逆弛豫时间（IRT）和德鲁德电导率的长程库仑和短程δ散射势。IRT揭示了沿$θ^\prime = (2n+1)π/3 $和$ n=1,2,3$的三个方向的散射被完全抑制。得到了低温下的热电势和热导率的解析结果。热电输运系数服从Wiedemann-Franz定律，即使在低温下存在$k$ -立方Rashba自旋轨道耦合（RSOC）。在量子化磁场的存在下，RSOC的签名是通过热电势和热导率在低磁场制度的Shubnikov-de Haas（SdH）振荡的拍频图案的外观揭示。SdH振荡频率的经验公式准确地描述了拍频节点的位置。磁热电测量中的拍频模式可以用来提取自旋轨道耦合常数。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall
Enhanced thermoelectric figure of merit in vertical graphene junctions
在这项工作中，我们研究了由两个部分重叠的石墨烯片在交叉平面方向上相互耦合组成的结的热电性能。结果表明，由于石墨烯层之间的弱范德华相互作用，在这些结中的声子电导强烈减少，相比于单石墨烯层结构，而它们的电性能受到微弱的影响。通过利用这种效应，我们证明了在室温下，在由带隙石墨烯材料制成的结中，例如石墨烯纳米带和石墨烯纳米网，热电优值可以达到高于1的值。还讨论了热电性能对结长的依赖关系。因此，该理论研究提出了一种有效的方法来提高石墨烯器件的热电效率。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall
Photo-Thermoelectric Effect at a Graphene Interface Junction
利用光电流显微镜研究了单层石墨烯和双层石墨烯形成的石墨烯界面结的光电响应。我们测量的极性和幅度的PC，而不同的费米能级通过调整栅极电压。这些测量表明，PC的产生是通过光电效应。与室温相比，PC在低温下显示出约10倍的增加。假设热电功率对温度具有线性依赖性，则从温度依赖性测量推断的石墨烯热导率具有低于~100 K的T^{1.5}依赖性，这与最近的理论预测一致。
2009-07-18 cond-mat.mes-hall
Anomalous thermoelectric transport of Dirac particles in graphene
我们报告了石墨烯在零磁场和外加磁场中的热电研究。作为无质量粒子的线性色散的直接结果，我们发现塞贝克系数Sxx发散1 /，其中n2 D是载流子密度。我们观察到一个非常大的能斯特信号Sxy（~ 50 uV/K在8 T）在狄拉克点，和振荡的依赖性Sxx和Sxy在低温下对n2 D。我们的研究结果强调了石墨烯中的异常热电输运，这可能是一个高灵敏度的探针附近的狄拉克点的杂质带。
2009-04-02 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Features of Magnetic Doped Graphene Nanoribbons
在室温下研究了磁性杂质Fe和Co掺杂石墨烯纳米带的热电性能。我们报告的能带结构相关的性质，如电导率，载流子的电荷和塞贝克系数的研究。我们用半经典玻尔兹曼方法研究了其热电性质。利用考虑Hubbard相互作用的密度泛函理论计算了掺杂纳米带的电子能带结构。在这项工作中，我们比较了不同类型的纳米带和它们的热电功能的存在和不存在的磁性杂质，并讨论杂质和纳米带的边缘之间的距离的重要性。
2019-03-09 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Transport in Graphene/$h$-BN/Graphene Heterostructures: A Computational Study
基于Boltzmann电子输运理论，采用基于平面波方法的密度泛函理论计算的能带结构，对石墨烯（G）/六方氮化硼（BN）/G三明治异质结构的热电输运性质进行了第一性原理研究.对夹在石墨烯层之间的具有三种不同布置的三层、四层和五层BN层进行计算，以获得$T\sim 25-400$ K范围内的塞贝克系数和功率因数。利用分子动力学（MD）方法，在超大模拟单元下，计算了异质结的热导率（$K$），并最终得到了异质结的品质因数（$ZT$）。这些结果与最近报道的实验测量结果一致。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Transport of Massive Dirac Fermions in Bilayer Graphene
热电功率（TEP）的测量在双层石墨烯的各种温度和电荷载流子密度。在低温下，测得的TEP很好地遵循半经典的莫特公式与双曲色散关系。高载流子密度的TEP显示出线性的温度依赖性，这表明在双层石墨烯中存在弱的电子-声子相互作用。对于低载流子密度，在高温下观察到与Mott关系的偏离，这归因于双层石墨烯中的低费米温度。振荡TEP和能斯特效应的变化的载流子密度，观察到在一个高的磁场，定性地解释了系统的二维性。
2010-12-13 cond-mat.mes-hall
THz-circuits driven by photo-thermoelectric graphene-junctions
对于未来的片上通信方案，必须将具有超快光电功能的纳米级材料集成到高频电路中。原子级厚度的石墨烯由于其宽带光吸收和高电子迁移率而被广泛证明适用于光伏和光电子器件。此外，光生载流子的超快弛豫已在石墨烯中得到验证。在这里，我们表明，双栅石墨烯结可以是太赫兹电路的功能部分。作为基础的光电过程，我们利用超快光热电电流。我们描述了飞秒激光激发后无偏置器件的即时光热电电流。对于皮秒的时间尺度后的光激发，一个额外的光热电的贡献出现，这表现出的指纹的空间反转的温度分布。后者可以通过石墨烯内的电子和声子浴与衬底和金属接触的不同时间常数和热耦合机制来理解。这些过程的相互作用在高频电路中产生了超快电磁瞬变，对于基于石墨烯的超快光电探测器和开关的基本理解同样重要。
2016-07-05 cond-mat.mes-hall
Enhancement of thermoelectric performance in Graphene/BN heterostructures
采用原子模拟方法研究了石墨烯和六方氮化硼（BN）面内异质结构的热电性能。异质结构由扶手椅型石墨烯纳米带组成，BN薄片周期性地附接到其侧面。这种布置在带的不同部分之间产生强烈的声子模式失配，这导致非常小的声子电导，而电子传输受到微弱的影响。结合由BN诱导的带隙开放或加宽产生的大的塞贝克系数，示出了取决于石墨烯纳米晶宽度，在相对低的费米能下可以在完美结构中达到大的热电优值系数ZT > 0.8。甚至可以通过在沟道中适当地引入空位来实现高值ZT = 1.48，这是声子电导进一步退化的结果。
2015-08-18 cond-mat.mes-hall
Dimensional crossover and enhanced thermoelectric efficiency due to broken symmetry in graphene antidot lattices
石墨烯反点晶格（GAL）是二维（2D）单层，其在原本原始的石墨烯中具有周期性放置的孔。我们调查的对称和不对称的GAL结构具有六边形孔的电子特性，并表明，各向异性的2D GAL可以显示一个维度的交叉，有效地一维（1D）的电子结构可以实现在二维周围的电荷中性点。我们利用非平衡格林函数（NEGF）方法研究了这些二维半导体激光器的输运和热电性质。尺寸交叉表现为传输平台（1D系统的特征）和热电效率的增强，其中热电优值$zT$在室温下可高达0.9。我们还研究了Anderson无序下的输运性质，发现各向异性结构的有效一维电子的平均自由程比各向同性结构的有效一维电子的平均自由程长得多。我们进一步认为，由于对称性破缺和热电效率的提高，尺寸交叉可以是几乎所有二维材料的纳米结构化策略。
2020-09-03 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of in-plane $90^0$-bent graphene nanoribbons with nanopores
我们研究了含有纳米孔的$90^0$ -弯曲石墨烯纳米带的热电性能，用于优化设计包括热电发电机在内的多功能电路。我们发现，$90^0$弯曲的丝带的热导率是从几倍到一个数量级的原始扶手椅和锯齿直带相比。因此，弯曲带的热电性能优于其直带对应物，特别是在高于500 K的高温下。更重要的是，纳米孔的引入被证明可以大大提高它们的热电容量。在500 K时，引入3个纳米孔时，优值ZT增加超过160%（从无孔的0.39增加到0.64），当引入24个纳米孔时，增加超过200%（高达0.88）。在1000 K左右可获得ZT 1。此外，热电性能被证明是进一步改善，通过采用不对称的引线。这项研究表明，$90^0$ -弯曲的纳米孔带具有良好的热电性能，在很宽的温度范围内，并可能找到应用程序作为高效的热电转换器。
2021-06-14 cond-mat.mes-hall
Photo-thermoelectric detection of cyclotron resonance in asymmetrically carrier-doped graphene two-terminal device
已知石墨烯显示出可以超过其光伏贡献的显著光电效应。在这里，通过利用这种效应，我们证明了在双背栅h-BN/石墨烯/h-BN双端器件的回旋共振的光电压测量。除了p型掺杂的Si全局背栅之外，还制造了石墨局部底栅。通过调节两个栅极电压，产生具有不对称载流子掺杂分布的面内石墨烯结。借助于这种非对称结构，检测到在金属电极/石墨烯结附近产生的光热电电压。在低温和存在磁场的情况下，在红外激光（波长= 9.28至10.61微米）的照射下测量光感应电压。我们观察到一个强烈的增强的光电压信号的回旋共振条件下，在该条件下的激发能量与朗道能级之间的跃迁相一致。这些结果突出了利用石墨烯中的光电热效应进行太赫兹光探测的可能性。
2018-09-06 cond-mat.mes-hall
Universal Thermoelectric Effect of Dirac Fermions in Graphene
我们数值研究了强磁场和无序条件下石墨烯中狄拉克费米子的热电输运。我们发现，热电输运系数表现出普遍的行为依赖于温度和无序加宽的朗道能级（LLs）的宽度之间的比率。横向热电电导率$α_{xy}$在高温区在每个LL的中心处达到一个普适量子值，并且在低温下具有线性温度依赖性。计算的能斯特信号在中心LL处具有$k_B/e$量级的峰，并且在其他LL附近改变符号，而热电势具有相反的行为，与实验数据吻合良好。在很宽的温度范围内验证了热电和电输运系数之间的广义Mott关系的有效性。
2010-02-19 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric and thermospin transport in a ballistic junction of graphene
我们从理论上考虑一个宽的石墨烯带，其两端连接到通常具有不同温度的电子库。假设石墨烯带沉积在衬底上，这导致Rashba类型的自旋-轨道耦合。我们计算的热诱导电荷电流的弹道输运制度，以及热电电压（塞贝克效应）。除此之外，我们还考虑了石墨烯带的热诱导自旋电流和自旋极化。自旋电流一般有两个组成部分，一个平行于温度梯度，另一个垂直于这个梯度。后者对应于由于自旋能斯特效应而产生的自旋流。此外，我们还考虑了由于电子的转移，在水库之间的热流。
2015-04-16 cond-mat.mes-hall
Stacking-order dependence in thermoelectric transport of biased trilayer graphene
本文数值研究了在强垂直磁场作用下，层间偏压存在下，不同堆叠顺序的三层石墨烯的热电输运和热输运。在有偏压的ABA堆叠的情况下，我们发现热电电导率随温度的变化呈现出不同的渐近行为，类似于单层石墨烯。在高温区，横向热电传导率$α_{xy}$在各LL中心处饱和到一个普适值$2.77 k_B e/h$，而在低温区则表现出线性的温度依赖性.计算的横向热导率$κ_{xy}$表现出两个平台远离带中心。两个平台之间的过渡是连续的，这是伴随着在纵向热导率$κ_{xx}$的一个明显的峰值。在偏置ABC叠层的情况下，发现热电电导率和热导率都具有与偏置双层石墨烯相似的性质，这与带绝缘体的行为一致。结果表明，在狄拉克点附近的带隙的热电电导率的敏感性。我们还验证了Mott关系和广义Wiedemann-Franz定律的有效性。
2012-06-20 cond-mat.mes-hall
Enhanced Thermoelectric Power in Graphene: Violation of the Mott Relation By Inelastic Scattering
我们报道了在极低无序度的石墨烯中热电功率（TEP）的增强。在高温下，我们观察到的TEP是大大大于莫特关系的预测，接近流体动力学极限，由于强烈的非弹性散射之间的载流子。然而，接近室温的非弹性载流子-光学-声子散射变得更加显著，并限制TEP低于流体动力学预测。我们支持我们的观察，采用玻尔兹曼理论纳入无序，电子相互作用，光学声子。
2016-01-26 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of the Corbino disk in graphene
该研究计算了量子霍尔体系下石墨烯Corbino盘的热电势与洛伦兹数，发现其热电特性仅由磁场、温度等参数决定、与几何尺寸无关，可用于制备热电温度计测量微小温差。
2023-06-03 cond-mat.mes-hall
High Thermoelectric Power Factor in Graphene/hBN Devices
纳米级的快速和可控冷却需要高效被动冷却和主动冷却的组合。虽然石墨烯基器件中的被动冷却由于石墨烯非凡的热传导而非常有效，但由于石墨烯的低热电功率因数，主动冷却尚未被认为是可行的。在这里，我们表明，石墨烯的热电性能可以显着提高使用hBN基板，而不是SiO2。我们发现的室温效率的主动冷却，衡量的功率因数乘以温度，达到高达10.35 W/mK的值，对应于两倍以上的最高室温散装功率因数，5 W/mK的YbAl 3，和四倍的最佳二维功率因数，2.5 W/mK，在二硫化钼2。我们进一步表明，在这些设备中的电子空穴水坑区域显着减少。这使得能够在n型和p型集成主动冷却器件中应用塞贝克系数极性的快速栅极控制切换。
2016-07-03 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric and thermal transport in bilayer graphene systems
数值研究了强垂直磁场作用下双层石墨烯的热电输运和热输运的无序效应。在无偏的情况下，我们发现热电输运具有与单层石墨烯相似的性质，即，能斯特信号在具有$k_B/e$量级的值的中心朗道能级（LL）处具有峰值，并且在其它LL附近改变符号，而热电势具有相反的行为。我们把这归因于狄拉克点周围粒子和空穴LLs的共存。当施加有限的层间偏压并打开带隙时，发现其输运性质与带绝缘体的输运性质一致。我们进一步研究了电子起源的热输运，验证了广义Weidemann-Franz定律的有效性。
2011-03-22 cond-mat.mes-hall
Field-Effect Control of Graphene-Fullerene Thermoelectric Nanodevices
虽然它被证明，离散的分子水平确定的符号和大小的热电效应在单分子结，这些水平的完全静电控制至今尚未实现。在这里，我们展示了石墨烯纳米间隙与金微加热器的结合，作为研究单分子热电性的试验平台。与常规金属电极相比，减少了栅极电场的屏蔽，从而允许通过数百meV来控制主导传输轨道的位置。我们发现，石墨烯-富勒烯结的功率因数可以被调谐超过几个数量级的一个值接近孤立的Breit-Wigner共振的理论极限。此外，我们的数据表明，一个隔离的水平的功率因数只给出了隧道耦合到引线和温度。这些结果开辟了新的途径，探索热电和电荷传输在单个分子，并强调水平对齐和耦合到电极的重要性，以优化能量转换在有机热电材料。
2017-10-23 cond-mat.mes-hall
Enhancement of thermoelectric figure-of-merit of Graphene upon BN-doping and sample length reduction
使用基于第一性原理密度泛函微扰理论的长度相关晶格热导率（\k{appa} L）的计算，并使用我们先前计算的电输运结果（Phys Rev B 95 085435（2017）），我们报告了单层和双层石墨烯的热电优值（ZT）的结果。我们发现掺杂氮化硼的石墨烯样品的ZT增加了近十倍，并且样品长度减少。我们还比较了\k{appa} L使用迭代实空间方法计算与传统的分析Callaway-Klemens方法，并获得弯曲（ZA）声子模式是占主导地位的热输运不同于在后者的方法。我们的计算与现有的实验数据符合得很好。
2018-09-04 cond-mat.mes-hall
Enhancement of the thermoelectric properties in bilayer graphene structures induced by Fano resonances
双层石墨烯的Fano和混合共振对于热电器件可能是有吸引力的。这种共振所呈现的特殊轮廓可以显著提高塞贝克系数和功率因数。在这项工作中，我们研究了双层石墨烯单，双势垒结构的热电性能。通过有效的类狄拉克哈密顿量将载流子描述为大量的手征粒子。采用混合矩阵法、Landauer-Büttiker公式和Cutler-Mott公式分别计算了材料的透射、输运和热电特性。分析了无间隙和有间隙的单、双势垒的塞贝克系数和功率因子。我们发现，在Fano共振发生的能量范围内，塞贝克系数达到几十mV/K的值，功率因数达到nW/K的数量级的值。混合共振也维持高值的热电性能，但不像法诺共振高。我们还发现，尽管Fano和混合配置文件中表现出的带隙势垒结构的电导，塞贝克系数和功率因数系统地降低，带隙变大。因此，我们的研究结果表明，双层石墨烯势垒结构可以用于改善热电器件的响应。
2020-08-11 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Amplification of Phonons in Graphene
从理论上研究了石墨烯中由于外部温度梯度（$\nabla T$）引起的声学声子放大。在各种频率$ω_q$和温度$T$下评估石墨烯中吸收转换为放大的阈值温度梯度$(\nabla T)_0^{g}$。对于$T = 77K$和频率$ω_q = 12THz$、$(\nabla T)_0^{g} = 0.37Km^{-1}$。在$ql >> 1$的方案中进行计算。的依赖性的归一化（$Γ/Γ_0$）的频率$ω_q$和温度梯度$(\nabla T/T)$的数值计算和图形。石墨烯的计算的$(\nabla T)_0^{g}$低于对于均匀半导体（$n-InSb$）$(\nabla T)_0^{hom} \approx 10^3Kcm^{-1}$、超晶格$(\nabla T)_0^{SL} = 384Kcm^{-1}$、圆柱形量子线$(\nabla T)_0^{cqw} \approx 10^2Kcm^{-1}$获得的$(\nabla T)_0^{g}$。这使得石墨烯成为热电声子放大器的更好材料。
2015-07-01 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of disordered graphene antidot devices
我们计算的电子和热输运性质的设备的基础上有限的石墨烯antidot晶格（GAL）连接到完美的石墨烯引线。我们使用原子的方法的基础上的$π$紧束缚模型，布伦纳潜力，并采用递归格林函数。我们考虑了随机无序对电子和热输运性质的影响，并研究了通过剪裁无序的热电价值的潜在增益。我们提出了几种路线来优化GAL系统的传输特性。最后，我们说明了如何量子热输运可以解决分子动力学模拟，并比较的GAL系统的弹道极限的格林函数的结果。
2012-09-14 cond-mat.mes-hall
Lifshitz transition and thermoelectric properties of bilayer graphene
本文研究了在有效哈密顿量中引入三角弯曲项时弹道双层石墨烯的热电性质。我们发现，在亚开尔文温度下的长度为$L>10\,μ$ m的介观样品中，塞贝克系数和洛伦兹数都显示出异常（额外的最大值和最小值，分别），当电化学电势接近Lifshitz能量时，这可以归因于体密度状态中的范霍夫奇异性的存在。在更高的温度下，反常现象消失了，但是表征塞贝克系数剩余最大值的可测量量仍然揭示了无质量狄拉克费米子的存在，并使确定三角弯曲强度成为可能。热电优值（$ZT$）的行为进行了讨论。
2018-02-28 cond-mat.mes-hall
Optical excitations and thermoelectric properties of 2D holey graphene
最近，多孔石墨烯（HG）已成功地合成了原子精度的孔的大小和形状。这显示了能源和环境应用的有趣的物理和化学性质。孔的成形也将半金属石墨烯转化为半导体多孔石墨烯，这为其在电子应用中的使用打开了新的大门。我们利用第一性原理计算系统地研究了HG结构的结构、电子、光学和热电性质。发现HG具有0.65 eV（PBE官能的）、0.95 eV（HSE 06官能的）的直接带隙，并且HSE 06官能的与实验结果良好一致。对于光学性质，我们通过求解Bethe-Salpeter方程来确定层内激子效应，从而使用单次激发G 0 W 0计算。从吸收光谱，我们得到的光学带隙为1.28 eV和一周激子结合能为80 meV。我们已经发现了大的值的热电势为1662.59 $μ$ V/K和更好的电子优值，ZT $_{e}$为1.13从所研究的热电性能。我们的研究表明，在可见光区域，这使得HG单分子膜的光电和热电应用的一个有前途的候选人强和广泛的光吸收。
2020-05-16 cond-mat.mes-hall
Enhanced thermoelectric performance of twisted bilayer graphene nanoribbons junction
采用第一性原理计算，结合Landauer-Buttiker和Boltzmann理论，研究了扭曲双层石墨烯纳米结（TBGNRJ）在$0^o$、$21.8^o$、$38.2^o$和$60^o$旋转角下的电子输运和热电性质.结果表明，在$\pm$ 0.2 V偏压下，TBGNRJ在$21.8^o$和$38.2^o$旋转角上呈现负微分电阻（NDR）.更重要的是，在300 K下，在$21.8^o$旋转角下可以获得2.0、2.7和6.1的三个峰值ZT值。TBGNRJ出色的ZT值被解释为在优化的角度下降低的热导率和增强的电导率的组合。
2018-11-04 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric effects in graphene with local spin-orbit interaction
我们研究了Rashba自旋轨道相互作用下石墨烯层的输运性质。通常，自旋-轨道相互作用诱导石墨烯能带结构的自旋分裂和修改。我们计算内的散射方法的线性电和热电响应的一个干净的样品时，Rashba耦合是本地化的有限区域。我们发现，热电电导，不同于其电对应物，是相当敏感的费米能量的外部调制。因此，我们的研究结果表明，热电流测量可以作为一个有用的工具来检测非均匀的自旋轨道相互作用存在于石墨烯为基础的设备。此外，我们发现，结的热电势在很大程度上是由一个独立的自旋轨道势散射的内在项。我们讨论了通过在子带空间中求解塞贝克系数来消除固有热势的可能性。这导致电子模式的不平衡的群体，其可以用外部栅极电压或施加的温度偏置来调谐。
2014-12-04 cond-mat.mes-hall
Effects of zigzag edge states on the thermoelectric properties of finite graphene nanoribbons
在紧束缚模型和格林函数方法的框架下，研究了有限长石墨烯纳米带与金属电极耦合时的热电特性。当锯齿形边耦合到电极时，只有当电极之间的沟道长度小于这些局部锯齿形边缘态的衰减长度时，才能发生通过局部边缘态的电子输运。当扶手椅边缘耦合到电极时，当GNR处于半导体相时，存在与中间带隙状态相关联的有趣的热电行为。在这里，我们表明，锯齿形边缘态的扶手椅侧连接到电极的GNRs的热电行为类似于两个平行的量子点具有相似的轨道简并度。此外，它表明，由锯齿形边缘状态给出的电导和功率因数是相当强大的缺陷散射。
2022-07-09 cond-mat.mes-hall
Optimizing isotope and vacancy engineering in graphene ribbons to enhance the thermoelectric performance without degrading the electronic properties
热电优值ZT的提高需要增加功率因数或降低声子电导，甚至两者兼而有之。在石墨烯中，高的声子热导率是限制热电转换的主要因素。因此，提高ZT的常用策略是引入声子散射体以抑制声子电导，同时保持高电导和塞贝克系数。尽管热电性能最终得到增强，但基于该策略的所有研究均显示电导显著降低，通常导致较低的电子性能。在这项研究中，我们表明，适当的来源的障碍，包括同位素和空位在最低的电子密度的位置，可以被用作声子散射体，以减少在石墨烯带的声子电导，而不会降低电导，特别是在低能量区域，这是最重要的范围为设备操作。通过半经验紧束缚和力常数模型结合非平衡格林函数的原子计算，我们发现石墨烯带的自然电子性质可以完全保留，同时其热电效率大大提高.对于宽度M = 5二聚体线的带，室温ZT从小于0.26的无缺陷带提高到大于2.5。这项研究很可能为新一代具有双电子热电功能的纳米器件设定里程碑。
2016-09-16 cond-mat.mes-hall
Evidence of Lifshitz transition in thermoelectric power of ultrahigh mobility bilayer graphene
解析态密度（DOS）中的低能特征是理解基于石墨烯的二维异质结构中各种丰富的新现象的关键。从理论和实验上证实了双层石墨烯中三角翘曲引起的Lifshitz相变。然而，由于其相对较低的能量尺度（$\sim 1$ meV），其对输运性质的影响的实验实现一直具有挑战性。在这项工作中，我们表明，热电功率（TEP）可以作为一个有效的探针，调查的DOS的BLG的细微变化。我们观察到额外的熵功能在附近的电荷中性点（CNP）的带隙BLG。这种对莫特公式的明显违反可以通过考虑三角翘曲的影响来定量解释，从而作为Lifshitz转变的可能证据。
2020-03-05 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of graphene/boron nitride heterostructures
使用密度泛函理论结合格林函数散射方法，我们研究了由交替长度的石墨烯和氮化硼形成的异质纳米带的热电性能。在这样的结构中，氮化硼充当隧道势垒，其弱耦合石墨烯中的状态以形成迷你带。在未掺杂的纳米带中，迷你带相对于费米能对称地定位，并且不会显著增强热电性能。相反，当带掺杂的电子给予或电子接受吸附质，热电势S和电子品质因数提高，可以得到正或负的热电势。在最有利的情况下，用电子给体四硫富瓦烯（TTF）掺杂将室温热电势增加到-284 μv/K，用电子受体四氰基乙烯（TCNE）掺杂将S增加到210 μv/K。包括电子和声子的贡献后的热导，品质因数ZT高达0.9的顺序。
2015-10-04 cond-mat.mes-hall
Enhancing thermoelectric properties of graphene quantum rings
我们研究了对称或非对称连接到引线的矩形石墨烯环的热电性能。在环上施加的侧栅极电压允许精确控制流过系统的电流。环的透射系数表现为布赖特-维格纳线形和/或法诺线形，具体取决于连接配置、形成环的纳米带的宽度和侧栅电压。我们发现，热电势和品质因数大大增强时，化学势调谐接近共振。这种增强在Fano类反共振附近甚至更明显，这可以由独立于几何形状的侧栅电压引起。这开启了使用所提出的装置作为可调谐热电发电机的可能性。
2015-02-18 cond-mat.mes-hall
Finite U thermoelectrical transport in graphene based quantum dots
我们研究了两个石墨烯电极上相互作用的点的热电输运。石墨烯的能带结构表现出一种赝能隙态密度，它强烈地影响着输运性质。在这项工作中，我们专注于库仑阻塞制度，并推导出Onsager矩阵O_{ij}的表达，涉及的电流和热电流与电和热的线性响应制度的偏见。我们的研究结果显示双峰结构的电导率和热导率与点的水平，根据库仑阻塞现象。然而，值得注意的是，热导比电导小得多，导致对于某些栅极电压的高品质因数值。最后，我们报告了一个大的偏离，主要是由赝能隙密度的状态在接触和弱相互作用的影响所造成的Wiedemann-Franz定律。
2016-01-10 cond-mat.mes-hall
Derivative relations between electrical and thermoelectric quantum transport coefficients in graphene
我们发现，纵向和霍尔折射率（即Rxx和Rxy）之间的经验关系及其对应的塞贝克和能斯特系数（即Sxx和Sxy），都最初发现在二维电子气体，持有非常好的石墨烯在量子输运制度，除了附近的狄拉克点。通过独立地改变石墨烯中的磁场和载流子密度来交叉检查关系的有效性。我们证明了前因子α_s不依赖于石墨烯中的载流子密度。通过调整载流子迁移率从而调整无序度，我们发现前因子保持不变。在狄拉克点附近，低密度下的不同机制，如载流子局域化，可能是导致这些关系破裂的原因。
2012-01-06 cond-mat.mes-hall
Photo-thermoelectric and photoelectric contributions to light detection in metal-graphene-metal photodetectors
石墨烯的高迁移率和费米速度，加上其在可见光到远红外范围内的恒定光吸收，使其成为制造高速和超宽带光电探测器的理想材料。然而，光电探测的精确机制仍有争议。在这里，我们报告的金属-石墨烯-金属光电探测器的波长和偏振相关的测量。这使我们能够量化和控制光热效应和光电效应的相对贡献，两者都有助于整体光响应。这为实现超快操作速度的更高效光电探测器设计铺平了道路。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall
Transverse Thermoelectric Conductivity of Bilayer Graphene in Quantum Hall Regime
我们在高达15特斯拉的磁场中对双层石墨烯进行了电和热电输运测量。当化学势位于朗道能级中心时，由四个输运系数确定的横向热电导$\rmα_{xy}$达到峰值$\rmα_{xy, peak}$。$\rmα_{xy, peak}$的温度依赖性由无序宽度$\rm W_L$决定。对于$\rm k_BT/W_L\leq$ 0.2，$\rmα_{xy, peak}$在温度方面是标称线性的，这使得$\rmα_{xy,peak}/T=0.19 \pm 0.03 n A/K^2$与磁场、温度和朗道能级指数无关。在$\rm k_BT/W_L\geq$ 0.5时，$\rmα_{xy, peak}$饱和到接近根据Girvin和Jonson理论预测的$\rm 4\times(ln2)k_Be/h$通用值的值。我们注意到在$\rmα_{xy}$中发现了一个类似于单层石墨烯的电荷中性点附近的异常
2010-08-19 cond-mat.mes-hall
Multiterminal single-molecule--graphene-nanoribbon thermoelectric devices with gate-voltage tunable figure of merit ZT
我们研究热电装置，其中一个单一的18-轮烯分子连接到金属锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）通过高度透明的接触，允许从ZGNR的渐逝波函数注入到分子环。它们的重叠在电子传输中产生峰值，而ZGNRs另外抑制了对热电势的空穴贡献。因此，优化的热功率，连同通过ZGNR-分子-ZGNR结构的声子输运的抑制，在室温下产生热电优值系数ZT ~ 0.5，并且在液氮温度以下产生0.5 < ZT < 2.5。使用非平衡格林函数形式主义结合密度泛函理论，最近扩展到多终端设备，我们展示了如何传输谐振也可以操纵施加到第三ZGNR电极的电压，作为顶栅覆盖分子环，调整ZT的值。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall
Anomalous thermopower oscillations in graphene-InAs nanowire vertical heterostructures
热电测量有可能揭示低维材料的态密度。在这里，我们提出了单层石墨烯-纳米线（NW）异质结构的异常热电行为，显示出作为掺杂浓度的函数的大振荡。我们的器件由InAs NW和石墨烯垂直异质结构组成，它们通过薄（$\sim$ 10 nm）六方氮化硼（hBN）层电隔离。与传统的热电测量相比，其中加热器放置在样品的一侧，我们使用InAs NW（直径$\sim 50$ nm）作为放置在石墨烯通道中间的局部加热器。我们测量了由于NW中的焦耳加热引起的石墨烯中的热电势作为温度（1.5K -50 K）和载流子浓度的函数。在双层石墨烯（BLG）- NW异质结的热电电压显示出的狄拉克点附近的符号变化，由莫特的公式预测。相比之下，在单层石墨烯（MLG）-NW异质结构上测量的热电电压显示出狄拉克点周围的异常大振幅振荡，这在来自同一设备上测量的电导率的莫特响应中看不到。异常振荡是由NW的静电势在MLG中修改的态密度的签名，其在NW-BLG器件中弱得多。异质结堆叠的热计算表明，温度梯度在NW下方的石墨烯区域中占主导地位，并且因此对导致热电电压中的异常振荡的状态密度的修改敏感。此外，与应用程序的磁场，我们检测到修改的状态密度由于在MLG和BLG的朗道能级的形成。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall
Geometrically Enhanced Thermoelectric Effects in Graphene Nanoconstrictions
纳米结构和量子限制对材料热电性能的影响已被广泛研究。虽然这可能在可实现的品质因数方面取得多项突破，但经典限制及其对局部塞贝克系数的影响大多被忽略，因为由于局部测量小温度梯度的复杂性，珀尔帖效应一般也被忽略。在这里，我们报告说，减少石墨烯通道的宽度为100纳米的变化塞贝克系数的数量级。使用扫描热显微镜使我们能够探测电接触石墨烯双端器件的局部温度或局部加热样品。我们发现，在单层和双层石墨烯的收缩促进空间相关的梯度塞贝克和珀耳帖系数，证明了明显的热电压$V_{th}$和加热/冷却响应$ΔT_{Peltier}$，分别。这种几何形状依赖的效应，以前在2D材料中没有报道过，对石墨烯中图案化纳米结构的测量具有重要意义，并指出了电子石墨烯设备或单一材料热电偶概念中有效热管理的新解决方案。
2018-11-29 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric spin voltage in graphene
近年来，在铁磁体中发现了新的自旋相关热效应，激发了人们对自旋热电子学的兴趣，这是一个利用自旋和热流之间相互作用的领域。其中最有趣的现象是自旋塞贝克效应，其中热梯度引起通过逆自旋霍尔效应检测到的自旋电流。非磁性材料如石墨烯也与自旋热电子学相关，这要归功于有效的自旋输运、能量依赖的载流子迁移率和独特的态密度。在这里，我们提出并证明，在石墨烯横向自旋阀中的载流子热梯度可以导致石墨烯电荷中性点附近的自旋电压的大幅增加。这种增加是由热电自旋电压引起的，热电自旋电压类似于热电偶中的电压，并且可以通过由所施加的电流产生的热载流子的存在来增强。这些结果可能被证明是至关重要的驱动石墨烯自旋电子器件，特别是，以维持纯自旋信号与热梯度和调整远程自旋积累通过改变自旋注入偏置。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall
Effects of metallic electrodes on the thermoelectric properties of zigzag graphene nanoribbons with periodic vacancies
本文理论分析金属电极接触方式对含周期性空位的锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）量子点阵列热电性能的影响，发现线接触电极（如Cu、Au等）可实现高功率因子和品质因数，优于面接触。
2023-05-05 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric transport properties in graphene connected molecular junctions
我们研究了由单个量子点耦合到石墨烯外引线组成的分子结的主要热电性质的电子贡献。系统电导率（G）、塞贝克系数（$S$）和热导率（$κ$）基于格林函数形式主义（包括高达Hartree-Fock水平的贡献）进行数值计算。我们认为该系统导致由纯石墨烯或缺口石墨烯制成。为了描述间隙石墨烯电极中的自由电子，我们分别使用了两种可能的情况，即大质量间隙情况和无质量间隙情况。在所有情况下，法诺效应是负责一个强烈的违反Wiedemann-Franz定律，我们发现了一个显着增加的系统品质因数$ZT$由于系统的热系数急剧下降。在带隙石墨烯电极的情况下，系统品质因数在$Δ/D\sim$ 0.002（大质量间隙情形）和$Δ/D\sim$ 0.0026（无质量间隙情形）的量级的能隙的最佳值处呈现最大值。此外，在所有情况下，系统品质因数都与温度有关。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall
Ultrafast photo-thermoelectric currents in graphene junctions in the mid-infrared
Walter Schottky Institute and Physics Department, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学瓦尔特·肖特基研究所和物理系）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；TUM School of Natural Sciences, Department of Chemistry and Atomistic Modeling Center, Munich Data Science Institute, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学自然科学学院化学系与原子模拟中心、慕尼黑数据科学研究所）；Two-Dimensional Crystal Consortium, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学二维晶体联盟）；Department of Materials Science and Engineering, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系）；Department of Chemistry, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学化学系）；Department of Physics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学物理系）；Department of Engineering Science and Mechanics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学工程力学系）
研究石墨烯结在远红外波段的超快光电流特性，揭示了光热电效应主导行为及载流子弛豫时间随波长变化的机制。
2026-03-13 cond-mat.mes-hall
Tunneling photo-thermoelectric effect in monolayer graphene/bilayer hexagonal boron nitride/bilayer graphene asymmetric van der Waals tunnel junctions
本研究在单层石墨烯/双层六方氮化硼/双层石墨烯不对称隧穿结中实现了隧穿光热电效应（TPTE），通过调节磁场使单层石墨烯进入回旋共振条件，诱导产生面外电压，为探测二维材料异质结的电子和光电特性提供了新自由度。
2024-08-22 cond-mat.mes-hall
Slow imbalance relaxation and thermoelectric transport in graphene
我们计算单层石墨烯的热导率（TC）和热电功率（TEP）的电子组件，在流体动力学制度，考虑到载流子布居不平衡弛豫的缓慢速率。由于相对论能谱的非衰减性质，带间电子-空穴产生和复合过程是低效的。结果，在施加热梯度时，一般诱导导带和价带的布居不平衡。我们表明，石墨烯单层的热电响应取决于样品长度的比例的固有长度尺度L_Q，设置的不平衡弛豫速率。与此同时，我们纳入了热功率测量所需的金属接触的关键影响（在开路边界条件下），因为载流子与接触的交换也放松了不平衡。这些效应对于干净的石墨烯尤其明显，其中热电传输仅受载流子间碰撞的限制。对于短于l_Q的样品，总体不平衡延伸到整个样品; TC和TEP渐近线朝向它们的零不平衡松弛极限。在石墨烯板长于1_Q的相反极限中，在非零掺杂下，TC和TEP接近无限不平衡弛豫极限的固有值特征。在掺杂（未掺杂）的情况下，中间（长）长度的样品预测表现出不均匀的温度分布，而TC和TEP线性增长与系统的大小。在所有情况下，除了最短的设备，我们开发了一个图片的散装电子和空穴数电流之间的导热引线，稳态复合和生成过程放松积累的不平衡流动。
2008-10-24 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of finite graphene antidot lattices
我们提出了计算的电子和热输运性质的石墨烯antidot晶格沿输运方向具有有限的长度。计算基于单轨道紧束缚模型和Brenner势。我们发现，电子和热输运性质收敛快速向体极限随着晶格长度的增加：只有几个重复（~6）的基本晶胞需要恢复的电子带隙的无限晶格作为有限晶格的运输间隙。我们研究了不同的反点形状和大小如何影响热电性能。由此产生的热电品质因数ZT可以超过0.25，并且它对反点边缘的原子排列高度敏感。具体地，与纯扶手椅边缘相比，具有纯锯齿形边缘的六边形孔导致较小的ZT的数量级。我们解释这种行为的结果的本地化的状态，这主要是发生在锯齿形的边缘，和增加分裂的电子迷你带，这降低了功率因数。
2011-07-28 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Properties of Armchair Graphene Nanoribbons with Array Characteristics
本文通过紧束缚模型和格林函数方法研究嵌入氮化硼纳米带形成的阵列式扶手椅型石墨烯纳米带的热电性质，发现其能级简并和耦合效应可显著提升功率因子并突破一维理想系统的量子极限。
2024-01-16 cond-mat.mes-hall
Giant thermoelectric effect in graphene-based topological insulators with nanopores
设计具有高品质因数$ZT=S^2 G T/κ$的热电材料需要满足三个通常不可调和的条件，即，高电导率$G$、小热导率$κ$和高塞贝克系数$S$。纳米结构化是实现这一目标的有希望的方法之一，因为它可以基本上抑制晶格对$κ$的贡献。然而，它也可能以不可控的方式不利地影响电子传输。在这里，我们从理论上证明，这个问题可以通过制造具有重吸附原子和纳米孔的石墨烯纳米带来理想地解决。这些系统，作为一个二维拓扑绝缘体与强大的螺旋边缘状态携带电流，产生一个高度优化的功率因数$S^2G$每螺旋导电通道。同时，它们的纳米孔阵列阻碍了通过本体的晶格热传导。利用量子输运模拟结合第一性原理电子和声子能带结构计算，发现热电优值在$T \simeq 40$ K时达到最大值$ZT \simeq 3$。这为通过纳米结构化利用电子态的非平凡拓扑结构来设计高$ZT$材料铺平了道路。
2014-03-02 cond-mat.mes-hall
Enhanced Thermoelectric Power in Dual-Gated Bilayer Graphene
材料的热电功率通常由其能带结构和载流子密度决定，可以通过化学掺杂而变化，而化学掺杂通常受到掺杂剂溶解度的限制。显示出大热电功率的材料可用于许多工业应用，例如热电转换和热电冷却装置。在这里，我们展示了通过在双层石墨烯上施加垂直电场来打开带隙而产生的双栅极双层石墨烯器件中的热电功率的完全电场调谐。我们发现了在低温下热电功率的大幅增强，这可能为使用石墨烯基器件的低温热电应用开辟了新的可能性。
2011-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
From Graphene to Bismuth Telluride: Mechanical Exfoliation of Quasi-2D Crystals for Applications in Thermoelectrics and Topological Insulators
碲化铋（Bi 2 Te 3）及其合金是目前已知的最好的块体热电材料。Bi 2 Te 3的堆叠准二维（2D）层也被识别为拓扑绝缘体。在本文中，我们描述了一种方法，石墨烯启发剥离结晶碲化铋薄膜的厚度为几个原子。原子级薄膜悬浮在Si/SiO2衬底的沟槽中，并进行详细的表征。范德华能隙的存在使我们能够将Bi_2 Te_3晶体分解成五个单元--由Te（1）-Bi-Te（2）-Bi-Te（1）组成的五个单原子片。通过改变原子平面的厚度和顺序，我们能够创建设计师非化学计量的准2D晶体薄膜，改变它们的成分和掺杂以及其他特性。剥离的五元组和超薄膜具有低热导率、高电导率和增强的热电性能。所获得的结果为制备用于热电器件的具有强空间限制的载流子和声学声子的碲化铋晶体量子阱堆叠铺平了道路。用于制备Te（1）-Bi-Te（2）-Bi-Te（1）的自支撑准二维层的开发的技术为拓扑绝缘体的研究及其可能的实际应用创造了动力。
2010-03-06 cond-mat.mes-hall
Impact of Valley Degeneracy on Thermoelectric Properties of Zigzag Graphene Nanoribbons with Staggered Sublattice Potentials and Transverse Electric Fields
该研究通过紧束缚模型和格林函数技术，探究谷简并度对锯齿形石墨烯纳米带热电性能的影响，发现能级简并度通过不同机制增强电功率因子。
2025-04-28 cond-mat.mes-hall
Contact effects on thermoelectric properties of textured graphene nanoribbons
在紧束缚模型和格林函数方法的框架下，研究了不同耦合强度的有限织构石墨烯纳米带（t-GNRs）与电极连接后的输运和热电性质.由于缩进边缘引起的量子收缩，这种t-GNR表现得像串联耦合的石墨烯量子点（SGQD）。这些类型的SGQD可以通过定制之字形GNR（ZGNR）或扶手椅GNR（AGNR）来形成。通过改变量子点的尺寸和锯齿边缘处的颈部宽度，可以设计它们的带宽和带隙。计算了缺陷和接触结对t-GNRs的电导、塞贝克系数和电子热导的影响。当缺陷发生在织构ZGNRs（t-ZGNRs）的内部位置时，中心带隙内或带边附近的最大功率因数被发现对缺陷散射不敏感。此外，我们发现由t-ZGNRs形成的SGQD由于t-ZGNRs中透射系数的改进的函数形状而具有比纹理化ANGR的SGQD显著更好的电功率输出。通过适当的接触设计，t-ZGNR的最大功率因数（品质因数）可以达到理论极限的$90\%$（$95\%$）。
2022-09-24 cond-mat.mes-hall
Infrared photodetection in graphene-based heterostructures: bolometric and thermoelectric effects at the tunneling barrier
该研究揭示含局域缺陷态的石墨烯/hBN/石墨烯隧穿器件中红外光电流源于电子加热导致的隧穿概率变化，并可据此测量电子温度。
2023-12-09 cond-mat.mes-hall
