Thermoelectric and Seebeck coefficients of granular metals
本文详细研究和推导了纳米颗粒金属在大隧穿电导（g_T>> 1）下的热电势和热电系数。热电装置性能的一个重要标准是热力学优值，其是使用颗粒金属的动力学系数导出的。所有结果在中等温度E_c>>T/g_T>δ时都是有效的，其中δ是单个晶粒的平均能级间距，E_c是其充电能。我们发现，电子-电子相互作用导致的热电势的增加，晶粒尺寸减小，并讨论我们的结果，在未来一代的热电材料的低温应用。品质因数的行为取决于系统参数，如晶粒尺寸，隧穿电导，和温度。
2009-02-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Generalized deformation potential and machine-learning approaches for electron-phonon coupling and thermoelectric transport in semiconductors
Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA)（高级国际研究学院）；King’s College London（伦敦国王学院）
提出两种低成本方法，分别基于广义形变势模型和机器学习，从少量第一性原理计算的电子-声子矩阵元获得半导体热电输运性质，在MoS₂中验证了与先进方法和实验的良好一致性。
2026-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-terminal semiconductor junction thermoelectric devices: improving performance
提出了一种基于$p$ - $i$ - $n$半导体结的三端子热电器件，其中本征区安装在通常为玻色子的热端子上。值得注意的是，该设备的品质因数还取决于参与运输过程的{ \em玻色子}的能量分布，除了电子的。当相关分布较窄且电子-玻色子耦合较强（例如对于光学声子）时，可以获得增强的品质因数。我们研究的条件下，三端结的品质因数可以大于通常的热电器件由相同的材料制成。提出了一种基于Bi $_2$ Te $_3$ /Si超晶格的高品质因数的可能结构。
2013-07-24 cond-mat.mes-hall
Model of the thermoelectric properties of anisotropic organic semiconductors
提出了一个考虑局域态各向异性和电荷间库仑相互作用的电荷跳跃输运模型。对于各向异性局域态的取向度与平行和垂直方向的电导率之比呈指数关系，而塞贝克系数之比几乎不受影响。然而，塞贝克系数的比例增加，如果库仑相互作用的屏蔽在平行于局域态的主导方向更强。这意味着两种不同的物理机制负责在跳跃制度的热电性能的各向异性：电导率的电子状态本地化，和筛选塞贝克系数。这为最近拉伸和肋状聚合物薄膜的实验结果提供了解释。
2021-10-02 cond-mat.mes-hall
Quasi-two-dimensional thermoelectricity in SnSe
硒化亚锡是一种层状半导体，是黑磷的极性类似物，作为热电材料具有很大的兴趣。不寻常的是，空穴掺杂的SnSe在高电导率下支持大的塞贝克系数，这至今尚未得到解释。角分辨光发射光谱、光反射光谱和磁输运测量揭示了多谷价带结构和准二维色散，实现了Hicks-Dresselhaus热电，有助于在高载流子密度下的高塞贝克系数。我们进一步证明，在剥离的SnSe晶体管的空穴积累层表现出高达$250~\mathrm{cm^2/Vs}$在$T=1.3~\mathrm{K}$的场效应迁移率。因此，SnSe被发现是一种高品质的，准二维半导体热电应用的理想选择。
2018-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of semiconductor nanowire networks
为了研究半导体纳米线（NW）网络的热电（TE）特性，我们提出了一种理论方法，将TE网络映射到双端口网络上。与传统的单端口（即，电阻器）网络模型，我们的模型允许大规模的计算显示收敛的TE品质因数，$ZT$，随着越来越多的结。利用该模型，对Bi $_2$ Te $_3$分支纳米线（BNW）和Cayley树纳米线（CTNW）网络进行了数值模拟.我们发现，声子散射在网络的交界处起着主导作用，在增强网络$ZT$。具体而言，无序BNW和CTNW表现出一个数量级更高的ZT增强相比，其有序的同行。在CTNW中形成优先TE路径使得网络有效地表现为BNW对应物。我们提供了一个单一的T-结的实验可测TE参数上铰链模拟大规模的纳米线网络的形式主义。
2015-12-04 cond-mat.mes-hall
Angle-dependent resonant tunneling and thermoelectric energy management in a hybrid 1D-2D-1D semiconductor nanostructure
Northwestern Polytechnical University（西北工业大学）；Anhui Science and Technology University（安徽科技学院）
本研究通过角度依赖的电子入射动态调控电子传输与热传输，实现热电能量转换的高效率和可控性，为下一代纳米电子和量子器件提供新路径。
2025-05-16 cond-mat.mes-hall
Tunable two-dimensional electron gas at the surface of thermoelectric material In$_4$Se$_3$
本文报道了用角分辨光电子能谱在热电材料In $_4$ Se $_3$表面发现二维电子气。所观察到的2DEG表现出几乎各向同性的能带色散，具有相当小的有效质量m* = 0.16 m_0，并且其载流子密度显示出显著的温度依赖性，导致在表面处的非常规的金属-半导体转变。在In $_4$ Se $_3$中观察到的2DEG的宽范围热可调谐性产生额外的自由度以更好地控制半导体的表面载流子。
2016-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Spatially Resolved Thermoelectric Effects in Operando Semiconductor-Metal Nanowire Heterostructures
利用扫描热显微镜研究了铝纳米线连接的纳米级锗片的热电性能。168 nm长的锗段具有与铝丝原子级尖锐的界面，并被Al $_2$ O $_3$壳包围。沿着自加热纳米线的温度分布测量作为所施加的电流的函数，焦耳和珀耳帖效应。开发的分析是能够提取的热和热电性能，包括热导率，热边界电阻的基板和珀尔帖系数从一个单一的测量。我们的研究证明了对自热设备和结构周围的温度进行定量测量的潜力，一直到热载体的散射长度。
2020-06-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electric and thermoelectric properties of graphene bilayers with extrinsic impurities under applied electric field
与单层石墨烯相反，在双层石墨烯（BLG）中，可以通过施加外部电场来诱导可调带隙，这使得其适合于场效应应用。BLG的非本征掺杂丰富了石墨烯基家族的电子性质，因为它们的行为可以从本征小带隙半导体切换到简并半导体。在密度泛函理论（DFT）的框架下，我们研究了在外加电场作用下，掺杂III族（B，Al，Ga），IV族（Si，Ge）和V族（N，P，As）杂质的BLG的电子和热电性质.用p型或n型掺杂剂掺杂BLG的一个单层导致简并半导体，其中费米能取决于杂质的类型，但也取决于电场的大小和取向，这修改了有效掺杂浓度。与原始BLG相比，用等电子物质如Si和Ge掺杂一个层打开了间隙，该间隙可以在施加电场时闭合。此外，以BLG系统由一个n型和一个p型石墨烯单层形成的方式，通过III-V族元素的双掺杂导致具有相对大的能隙的本征半导体性质。Si-Si和Ge-Ge替代使得在零场下类似于标准BLG的金属样行为，然而在费米能附近具有不对称的态密度。我们分析了高掺杂的BLG材料的热电应用的适用性，利用大的不对称性的状态密度。此外，通过调谐电场作为费米能级附近窄带的签名，观察到塞贝克系数的符号变化。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning thermoelectric efficiency of polyaniline sheet by strain engineering
二维聚苯胺单层膜（C3N）是近年来合成的一种具有高电子迁移率的间接半导体材料。本论文结合密度泛函理论和格林函数理论，详细研究了C3N片层的电学和热学性质。结果表明，沿Z字形方向的拉伸应变可以诱导从间接半导体到直接半导体的转变，而在压缩应变下，薄片从半导体到金属的转变。未拉伸的C_3N片层的热电效率在p型掺杂时较高，且在沿Z字形方向输运时达到最大值。品质因数的减少被发现后，施加应变独立于其方向。为了克服减少，我们表明，当电传输和应变是相互垂直的，热电效率的C3N片可以显着增加依赖于应变的种类（拉伸或压缩）。预测了应变工程在C3N薄膜热电、光电等领域的应用前景。
2019-02-05 cond-mat.mes-hall
Topological thermoelectric effects in spin-orbit coupled electron and hole doped semiconductors
计算了在面内磁场以及Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合作用下，电子和空穴掺杂半导体杂质半导体中Berry相位介导的反常Hall和Nernst效应的本征贡献.对于这两个系统，我们发现，该政权的化学势，支持拓扑超导态的超导邻近效应的存在下，其特征在于在拓扑霍尔和能斯特系数两侧的明确定义的峰标记的拓扑政权的出现的高原。高原出现从一个明确的动量空间之间的分离区域的贝里曲率达到峰值（在“近带简并”点）和区域的单一（或奇数）费米表面位于布里渊区。能斯特系数的平台是由两个相反符号的峰包围的消失的幅度作为化学势的函数。这些结果对于实验推导出在邻近效应存在下实现拓扑态的化学势体系是有用的。
2012-03-27 cond-mat.mes-hall
Efficiency at maximum power of thermoelectric heat engines with the symmetric semiconductor superlattice
最大功率效率（EMP）是衡量热机高效输出足够功率能力的重要指标。从理论上证明了热电热机的极限电磁脉冲可以通过假设的盒形电子传输来实现，而盒形电子传输是通过一维对称InP/InSe超晶格中的共振隧穿来实现的。利用传输矩阵方法发现，对称模是稳健的，不受周期性的影响，并且在允许带内对称模与法布里-珀罗模之间的强耦合导致了类方波车厢电子的传输.波箱车传输的高均匀性和传输边沿的急剧下降都有利于最大功率和电磁脉冲的产生，这两个方面都可以通过偏置电压以及势垒和阱的厚度来优化。利用机器学习技术提取了最大功率和电磁脉冲，在较小的温差、较小的势垒宽度和较大的阱宽条件下，最大功率和电磁脉冲均能达到理论极限的95%以上。希望所得结果能为今后高电磁脉冲热电热机的设计提供一些基本的指导。
2021-01-29 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Properties of a Semiconductor Quantum Dot Chain Connected to Metallic Electrodes
在库仑阻塞区，研究了金属电极与波导量子点链（SQDC）的热电性质。采用扩展的Hubbard模型模拟了由{ \color{blue} N= 2，3，4，5}量子点组成的SQDC系统.在Keldysh Green函数技术的框架内计算电荷和热流。利用超越平均场理论的方法，得到了量子点个数为任意的SQDC系统的传输系数的封闭形式的Landauer表达式。数值计算和分析的电导（$G_e$），塞贝克系数（S），热导，和品质因数（ZT）的线性响应制度。当热导由声子载流子主导时，ZT的优化由功率因数（$pF=S^2G_e$）决定。我们发现ZT值的优化有利于以下条件：（1）量子点具有低能级波动，（2）量子点能级位于电极费米能级之上，（3）$Γ< t_c \ll U_0$，其中$t_c$，$U_0$和$Γ$分别是电子点间跳跃强度，在现场电子库仑相互作用和隧穿速率，和（4）$Γ_L=Γ_R$与$Γ_L+Γ_R$保持恒定，其中$Γ_L (Γ_R)$是左（右）隧穿速率。据预测，高ZT值可以通过定制上述条件来实现。
2013-01-10 cond-mat.mes-hall
Nanogranular Thermoelectrics
研究了纳米颗粒材料在大隧穿电导下的热电势和热电系数，g_{T} 1。我们发现，在中等温度下，T >= g_{T} δ，其中δ是一个单一的晶粒的平均能级间距，电子-电子相互作用导致的热电势的增加，随着晶粒尺寸的减小。我们讨论了我们的结果，在光的新型热电材料，并提出的行为的品质因数取决于系统参数。
2008-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermal spin transport and spin in thermoelectrics
本文综述了自旋、热和电荷的联合输运原理。与自旋输运相关的热力学量是磁化强度;其昂萨格共轭力通常是自由能对磁化强度的导数。自旋有两种方式：（1）磁性金属和杂质半导体中的自旋极化自由电子，或（2）存在于过渡金属或稀土元素未填充d-或f-壳层上的局域电子上的自旋波（磁振子）。这份文件在不同的章节中涵盖了这两种情况。在这两种情况下，都有可能定义一个自旋化学势，其梯度是自旋输运的更实际的共轭力。本文进一步描述了具有强自旋轨道耦合的磁性和非磁性固体中的反常霍尔、自旋霍尔和逆自旋霍尔效应，因为这些效应用于产生和测量自旋通量。接下来描述跨界面的自旋输运，并且包括自旋泵送和自旋转移力矩。最后一章则把所有这些概念放在一起来描述自旋塞贝克，自旋珀耳帖和磁振子拖曳效应，这些效应存在于铁磁，反铁磁甚至顺磁固体中。特别是磁振子阻力是一种高温效应，它使金属的热电势提高一个数量级，使半导体的热电势提高2或3倍，高于电子扩散热电势。这是自旋驱动效应大于电荷驱动效应的唯一例子。磁振子拖曳导致简单的二元顺磁半导体MnTe在没有优化的情况下具有zT > 1。这表明在热电研究中添加自旋作为额外的设计参数是一种寻求高zT材料的新的和有前途的方法。
2020-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semiconductor thermal and electrical properties decoupled by localized phonon resonances
该研究通过在硅膜表面生长GaN纳米柱，利用局域声子共振在实验上首次实现半导体热学与电学性质的解耦，热导率降低21%而电性能不受影响，打破热电特性权衡，为高效固态能量回收与制冷铺路。
2023-01-12 cond-mat.mes-hall
Graphenylene nanoribbons: electronic, optical and thermoelectric properties from first-principles calculations
最近合成的二维石墨烯类材料被称为graphenylene是一种具有窄直接带隙的半导体，在纳米电子应用中具有很大的前景。显著的带隙增加可以通过施加到亚石墨烯晶格的应变或通过使用纳米带代替延伸层来提供。本文采用基于密度泛函理论的计算方法对石墨烯纳米带的电学、光学和热电性质进行了系统的研究。结合能的估计，我们证实了稳定的锯齿形和扶手椅边缘的纳米带钝化的氢原子。电子光谱表明，所有考虑的结构可以被归类为直接带隙半导体。利用第一性原理方法和Kubo-Greenwood公式计算了薄膜的吸收系数、光学电导率和复折射率。已经表明，石墨烯带有效地吸收可见范围的电磁波。由于这种吸收，电导率在该范围内显著增加。用非平衡格林函数法计算了输运系数和热电优值。总结结果，我们讨论了石墨烯薄膜和纳米带在纳米电子器件中的可能用途。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Giant magnetoresistance in semiconductor / granular film heterostructures with cobalt nanoparticles
本文研究了SiO ${}_2$（Co）/GaAs和SiO ${}_2$（Co）/Si异质结构中的电子输运，其中SiO ${}_2$（Co）结构是含有Co纳米颗粒的颗粒状SiO ${}_2$薄膜.在SiO ${}_2$（Co）/GaAs异质结中观察到巨磁电阻效应。当电子从颗粒膜注入到GaAs半导体中时，该效应具有正值，并且具有温度峰型特征。该效应的温度位置取决于Co浓度，并且可以通过所施加的电场而移位。对于SiO_2 ${}_2$（Co）/GaAs异质结，掺杂浓度为71 at.% Co的磁电阻在室温下达到1000（$10^5$ %）。相反，对于SiO ${}_2$（Co）/Si异质结构，磁电阻值很小（4%），而对于SiO ${}_2$（Co）薄膜，磁电阻值则相反。SiO ${}_2$（Co）/GaAs异质结构中的高磁电阻效应是由磁场控制的碰撞电离过程在界面附近的半导体中形成的自旋相关势垒附近解释的。通过势垒并触发雪崩过程的电子的动能被施加的磁场减小。这种电子能量的抑制推迟了碰撞电离的开始，以更高的电场和巨磁电阻的结果。自旋相关势垒是由于半导体中积累电子层中的电子与Co的$d$ -电子之间的交换相互作用。
2009-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
One-Dimensional Quantum Confinement Effect Modulated Thermoelectric Properties in InAs Nanowires
我们报告的电导和热电测量InAs纳米线合成的化学气相沉积。在T=40 ~ 300 K的温度范围内，获得了直径约20 nm的InAs纳米线热电势的门调制。在低温下（T< ~ 100 K），InAs纳米线的热电势和功率因数随栅电压的变化而发生振荡，电导随栅电压的变化而逐步增大。这项工作的实验表明，调制半导体纳米线的热电性能的可能性，通过峰值的1D电子态密度的扩散传输制度，在纳米结构热电研究的长期追求的目标。此外，我们指出了散射（或无序）引起的能级展宽的重要性，在涂抹出一维限制增强的热电功率因数在实际温度下（如300 K）。
2013-03-15 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Hall conductivity and figure of merit in Dirac/Weyl materials
我们计算了三维狄拉克或外尔半金属的热电响应系数作为磁场、温度和费米能的函数。我们特别关注的热电霍尔系数$α_{xy}$和塞贝克系数$S_{xx}$，这是定义良好，即使在无耗散的限制。我们将$α_{xy}$和$S_{xx}$的行为与传统的薛定谔粒子系统，如杂质半导体的行为进行了对比。引人注目的是，我们发现，狄拉克材料$α_{xy}$获得一个恒定的，量子化的值在足够大的磁场，这是独立的磁场或费米能量，这导致前所未有的增长的热电势和热电的品质因数。我们进一步表明，即使是相对较小的领域，如$ω_c τ\sim 1$（其中$ω_c$是回旋频率和$τ$是散射时间），足以产生一个以上的$100\%$增加的品质因数。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermoelectric and thermal rectification properties of quantum dot junctions
在库仑阻塞条件下，研究了半导体量子点（QDs）嵌入绝缘体基体中与金属电极连接时的电导、热导、热功率和品质因数（ZT）.采用多层Anderson模型模拟了多量子点结系统。用Keldysh格林函数方法计算了连续隧穿过程中的电荷流和热流。在线性响应区，尽管电子库仑相互作用对ZT的影响很大，但在小隧穿率的情况下，ZT值仍然很可观。在非线性响应机制中，我们证明了量子点与电极之间具有很强的非对称耦合、量子点之间具有很大的能级间隔以及很强的点间库仑相互作用的耦合量子点系统可以观察到热整流行为。
2010-02-21 cond-mat.mes-hall
