Spin-dependent Seebeck effect in non-local spin valve devices
我们进行了测量的Py/Cu和Py/Ag横向自旋阀作为注入电流的方向和幅度的函数。在“临界”电流以上，自旋注入对电流方向有意想不到的依赖性。正电流比负电流显示更高的自旋注入极化。这意味着，除了电流诱导的自旋注入，有一个热诱导注入从自旋相关的塞贝克效应。由焦耳加热引起的Py电极中的温度梯度负责将过量自旋注入非磁性通道中。这种效应对于理解高电流自旋基器件，如自旋转移矩器件具有重要意义。
2018-11-14 cond-mat.mes-hall
Electron tunneling induced thermoelectric effects
本文提出紧密分离导电薄膜间电子隧穿诱导的 Seebeck 与 Peltier 效应，分析几何依赖及系数超过体材料的条件，可用于纳米尺度能量转换与制冷。
2024-09-09 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
Observation of the spin Peltier effect
本文报道了在铁磁绝缘体钇铁石榴石（YIG）中观察到的自旋Peltier效应（SPE），即自旋电流流过铂（Pt）时产生的热流。|YIG接口。这种效应可以用自旋力矩来解释，自旋力矩将Pt中的自旋电流转变为YIG中的磁振子电流。通过磁振子-声子相互作用，磁波动调制声子温度，该声子温度由靠近界面的热电堆检测到。通过有限元模拟，我们验证了自旋Peltier和自旋Seebeck效应之间的相互作用。在YIG中观察到的热磁振子和声子之间的强耦合对于纳米级冷却技术是有吸引力的。
2013-11-19 cond-mat.mes-hall
Thermal spin injection and interface insensitivity in permalloy/aluminum metallic non-local spin valves
我们目前的测量热和电自旋注入纳米金属非局域自旋阀（NLSV）结构。通过测量使用微机械Si-N热隔离平台制成的代表性膜的Seebeck系数和热导率，我们使用简单的分析和有限元热模型来确定驱动热自旋注入的热梯度上的限制，并计算自旋相关的Seebeck系数为$-0.5\ μ\mathrm{V}/\mathrm{K}< S_{s}<-1.3\ μ\mathrm{V}/\mathrm{K}$。这是可比的绝对塞贝克系数的分数到以前的结果，尽管显着较小的电自旋注入信号。由于小的电自旋信号可能是由界面效应引起的，我们得出结论，热自旋注入是不太敏感的FM/NM接口，并可能受益于一层氧化的铁磁体，这进一步刺激了在传感器和纯自旋电流源中的应用热自旋注入的兴趣。
2016-03-27 cond-mat.mes-hall
Cooling and heating with electron spins: Observation of the spin Peltier effect
珀耳帖系数描述了电流通过材料时所携带的热量。将两种具有不同珀耳帖系数的材料连接起来会导致净热流朝向或远离界面，从而导致界面处的冷却或加热-珀耳帖效应。自旋电子学描述了电荷和角动量的传输，通过使用单独的自旋向上和自旋向下通道。近年来，热电学与自旋电子学的结合产生了一个崭新而丰富的研究领域--自旋热电子学。在这里，我们报告的第一个直接实验观察到的制冷/加热驱动的自旋电流，一个新的自旋热电效应，我们称之为自旋珀耳帖效应。热流由铁磁材料内部的珀耳帖系数的自旋依赖性产生。我们探讨了在一个专门设计的自旋阀柱结构的影响，通过测量温度，使用电隔离热电偶。两种磁配置之间的热流差异导致温度变化。借助三维有限元建模，我们提取了-0.9到-1.3 mV范围内的坡莫合金自旋Peltier系数。这些结果使磁控制的热流，并提供新的功能，为未来的自旋电子器件。
2011-09-30 cond-mat.mes-hall
Femtosecond spin current pulses generated by the non-thermal spin-dependent Seebeck effect and interacting with ferromagnets in spin valves
利用磁致二次谐波对自旋电流的敏感性，我们在Fe/Au/Fe/MgO（001）赝自旋阀中实现了250 fs的自旋电流脉冲。它们的时间分布表明，超扩散热电子输运通过亚100纳米的Au层接近弹道极限和脉冲持续时间主要由激光激发的热载流子在Fe中的热化时间决定。考虑到计算的自旋相关的Fe/Au界面透射率，我们得出结论，一个非热自旋相关的塞贝克效应是负责产生超短SC脉冲。我们还表明，热电子自旋旋转时，与非共线磁化在Au/Fe界面的相互作用，这为未来的自旋电子器件具有很高的潜力。
2016-07-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Kondo cooling in quantum impurity systems
珀耳帖效应是塞贝克效应的逆现象，并且已经在纳米结中实验观察到。然而，尽管它在纳米电子器件的局部冷却中有很好的应用前景，但强电子相关性对这种现象的作用仍然不清楚。在这里，通过分析量子杂质系统的热电性质的平衡，我们揭示了电子-电子相互作用和量子共振态在珀耳帖冷却中的重要作用，导致近藤冷却现象的预测。这种近藤冷却的存在被验证的反向热流和降低的局部温度在一个模型结。这种非传统的珀耳帖冷却的发现为纳米制冷提供了一种新的方法，并突出了强电子相关性在非平衡量子系统中的独特作用。
2022-03-15 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium Extension of Onsager Relations for Thermoelectric Effects of Mesoscopic Conductors
讨论了时间反演对称性对非平衡相干量子输运中热电效应的影响。从涨落定理的量子化出发，证明了在非线性区域中具有库仑相互作用的一般介观系统的Peltier系数和Seebeck系数之间存在普遍的关系.这种扩展的Kelvin-Onsager关系可以用来获得关于热流的有用信息，例如非线性Peltier系数，这在通常的实验设置中难以测量，仅从电流测量。
2010-02-02 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effect: the resistivity of a two-dimensional electron gas using a thermodynamic approach
基于热力学方法，我们计算了二维电子气的电阻率，假设$dissipationless$处于强量子极限。标准测量，额外的电流引线，定义由珀尔帖和塞贝克效应的组合引起的电阻率。由于珀耳帖效应，电流在第一（第二）样品接触处引起加热（冷却）。接触温度不同。测量的电压等于珀耳帖效应引起的热电动势，该热电动势在电流中是线性的。结果，电阻率为非零的$I\to 0$。电阻率是磁场和温度的通用函数，以基本单位$h/e^{2}$表示。实验中观测到的磁输运数据的普遍特征证实了我们的预言。
2003-10-03 cond-mat.mes-hall
Onsager Relations in Coupled Electric, Thermoelectric and Spin Transport: The Ten-Fold Way
根据时间反演对称性、粒子-空穴对称性和亚晶格/手征对称性的存在与否，哈密顿系统可以分为十类。我们建立了一个耦合电、热、自旋输运的线性输运的量子相干散射理论，包括超导体的Andreev反射效应。我们推导出了耦合电、自旋、热电和自旋热电子效应的输运系数之间的Onsager倒易关系的完整列表。我们将这些应用于所有十个对称类，特别注意从对称性的组合，超越微观可逆性的具体额外的关系。我们讨论这些关系在几个说明性的情况。我们发现了自旋霍尔效应和逆自旋霍尔效应之间的相互作用，以及自旋注入和磁电自旋电流之间的相互作用。本文讨论了与超导体耦合和不与超导体耦合系统中的Seebeck、Peltier、自旋Seebeck和自旋Peltier效应的对称性和互易性关系。
2012-09-19 cond-mat.mes-hall
Spin Peltier effect and its length scale in Pt/YIG system at high temperatures
采用锁相热像法研究了Pt/YIG结系统在室温到YIG居里温度范围内自旋Peltier效应（SPE）的温度和YIG厚度的关系。通过分析的YIG厚度依赖性使用指数衰减模型，在YIG的SPE的特征长度估计为0.9 $μ$ m接近室温和几乎恒定的，即使在居里温度附近。SPE的高温行为与自旋塞贝克效应的高温行为明显不同，这为从微观上理解它们之间的相互关系提供了线索。
2022-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport between metals and magnetic insulators
我们推导了由温度差、自旋积累或磁场驱动的通过铁磁绝缘体和正常金属界面的涨落介导的自旋共线输运的Onsager响应矩阵。我们预测了磁振子压缩自旋流、磁振子冷却（磁振子Peltier效应）、温度诱导磁化（热磁场）以及普适自旋Seebeck/Peltier系数。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Designing a Spin-Seebeck Diode
利用微磁学模拟，我们研究了自旋阀双层中存在的热梯度的自旋动力学。梯度的方向和强度允许选择性地激发每层的自旋波模式。这允许同步两个层的磁化旋进，并校正通过系统的能量流和磁化。我们的研究为自旋热电子学和纳米声子器件的应用提供了很好的机会。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall
Driving Perpendicular Heat Flow: Ambipolar Transverse Thermoelectrics for Microscale and Cryogenic Peltier Cooling
尽管热电性能通常受到品质因数ZT的限制，但横向热电器件可以通过几何锥形在单个腿中实现任意大的温度差，即使具有较差的ZT。我们介绍了一个带工程横向热电与p型塞贝克在一个方向和n型正交，导致非对角项，驱动热流横向电流。这种材料对于微型器件和低温是有利的--正是标准纵向热电失效的情况。InAs/GaSb II型超晶格具有合适的能带结构，可用作横向热电材料。
2013-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin caloric effects in antiferromagnets assisted by an external spin current
在反铁磁体中寻找新的自旋热效应，我们研究了热激活磁振子在外加自旋电流和温度梯度存在下的性质。我们预测的自旋Peltier效应-产生的热通量的自旋积累-在一个反铁磁绝缘体与立方或单轴磁对称。这种效应与自旋电流引起的自旋方向相反的磁振子的弛豫时间分裂有关。我们表明，珀耳帖效应可以触发反铁磁畴壁运动的力量，其值与样品的温度增长。在大于低频磁振子能量的温度下，这种力比自旋电流和畴壁之间的直接自旋转移所引起的力大得多。我们还证明了外加自旋流可以引起磁振子自旋Seebeck效应。相应的塞贝克系数由电流密度控制。这些自旋电流辅助的热效应为控制反铁磁体的磁态开辟了新的途径。
2018-03-21 cond-mat.mes-hall
Persistent versus dissipative Peltier effect in a topological quantum thermocouple
本文研究了Aharonov-Bohm效应对三端量子器件热电性质的影响，发现其能在名义上系数为零的器件中产生巨大热电响应，并通过区分持续电流与耗散电流解决了持续Peltier制冷引发的热力学悖论。
2024-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Spin Seebeck Power Conversion
自旋热电子学是控制磁性纳米结构中的自旋、电荷和热流的科学和技术。自旋自由度为热电发电提供了新的策略，但尚未得到充分的探索。在简单介绍了传统的热电学和自旋电子学之后，我们简要回顾了自旋热电子学的物理学。我们讨论了基于双电流模型的金属磁体中的自旋相关热电以及基于自旋波激发的铁磁体中的自旋Seebeck和Peltier效应。我们推导出几种自旋热电子器件的效率和品质因数ZT的表达式。
2015-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predicted Rectification and Negative Differential Spin Seebeck Effect at Magnetic Interfaces
研究了金属-磁性绝缘体界面上的非平衡Seebeck自旋输运。共轭转换的热自旋输运是由在界面处的交换相互作用，在金属引线中的传导电子和绝缘磁体引线中的局部自旋之间的辅助。我们预测了整流和负微分自旋Seebeck效应，并解决了其微观机制，由于在金属铅的电子态密度的强涨落。本文还讨论了自旋珀耳帖效应的整流问题。这些现象对于设计高效的自旋/磁振子二极管和晶体管具有重要意义，它们在功能器件的能量和信息控制中起着至关重要的作用。
2013-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of thermomagnetic and thermoelectric properties for novel materials and systems
我们表示之间的联系，电导率和系数的塞贝克，能斯特-Ettingshausen，Peltier，汤普森和Reghi-Leduc通过系统的化学势的温度导数。这些一般表达式适用于具有抛物线或狄拉克光谱的载流子的三维、二维和一维系统。该方法允许预测新材料和结构的热电和热磁性质。
2013-06-20 cond-mat.mes-hall
Magnon Valve Effect Between Two Magnetic Insulators
自旋阀的关键物理学涉及在两个磁性层之间传播的自旋极化传导电子，使得器件电导由两个磁性层的相对磁化取向控制。在这里，我们报告的效果的磁振子阀，这是由两个铁磁绝缘体（YIG）分开的一个铁磁隔离层（Au）。当垂直于层施加热梯度时，由放置在磁振子阀顶部的Pt棒检测到的反向自旋霍尔电压输出取决于两个YIG层的磁化的相对取向，表明在一层处由自旋Seebeck效应引起的磁振子电流影响由Au分隔的另一层中的磁振子电流。我们解释了磁振子阀效应的角动量转换和传播之间的两个YIG层和Au层中的传导电子。磁振子阀比随温度的变化近似呈幂律关系，支持上述磁振子-电子自旋转换机制。这项工作开辟了一个新的一类阀门结构超出了传统的自旋阀。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Effects in Magnetic Nanostructures
我们的模型和评估的Peltier和Seebeck效应的磁性多层纳米结构的热电性能的有限元理论。我们提出的热电势和电流引起的温度变化，由于珀耳帖冷却/加热的解析表达式。磁性元件的热电势通常是自旋极化的，导致自旋-热耦合效应。自旋阀中的热电效应依赖于磁化方向的相对排列，并且对自旋翻转散射以及正常金属间隔中的非弹性碰撞敏感。
2009-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Verification of the Thomson-Onsager reciprocity relation for spin caloritronics
我们研究了自旋相关Seebeck效应和自旋相关Peltier效应之间的E-N关系。为了保持相同的设备和测量条件下，我们测量在一个单一的Ni $_{80}$ Fe $_{20}$ /Cu/Ni $_{80}$ Fe $_{20}$纳米柱自旋阀设备受到电或热偏置的两种效果。在低偏置制度，我们观察到类似的自旋信号以及背景响应，所需的Onsager互易关系。然而，在大的偏差，偏离互易性发生由于占主导地位的非线性贡献的温度依赖性输运系数。通过对这些非线性热电效应进行系统建模，并测量不同外加偏压下的高阶热电响应，我们确定了两种制度之间的过渡，即焦耳加热开始主导珀耳帖加热的点。我们的研究结果表明局部平衡的重要性，这种唯象的互惠关系的有效性。
2014-08-12 cond-mat.mes-hall
Microscopic Theory of Magnon-Drag Thermoelectric Transport in Ferromagnetic Metals
本文从理论上研究了铁磁金属中的磁振子拖曳Peltier效应和Seebeck效应。一个磁振子热流描述微扰从微观角度来看，相对于电子-磁振子相互作用和电场。然后，获得作为磁振子热电流与电荷电流之间的比率的磁振子阻力珀耳帖系数$Π_\MAG$。结果表明，在低温下$T$，极化率系数$C_\MAG$与电导率的自旋极化率$P$成正比，而对于$C_\MAG>0$，极化率系数$P<0$与$C_\MAG<0$的极化率$P>0$成正比.从磁振子拖曳Peltier效应的实验结果，我们估计的电子-磁振子相互作用的强度约为0.3 eV的$\cdotÅ^{3/2}$坡莫合金。
2012-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Spin Seebeck power generators
基于自旋塞贝克效应（SSE），我们推导出两种自旋热电子器件的效率和品质因数的表达式，由温度梯度产生的自旋电流。逆自旋霍尔效应通常用于检测SSE，并为大面积应用提供优势。我们还提出了一种设备，通过自旋阀检测器，它的规模有利于小尺寸和接近的优点在室温下的0.5的系数，将自旋电流转换为电动的。
2014-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal spin transport and spin-orbit interaction in ferromagnetic/non-magnetic metals
在这篇文章中，我们扩展了目前建立的自旋相关的导电扩散理论，包括自旋相关的热电和热输运。利用这一理论，我们提出了新的实验，旨在证明新的效果，如自旋珀耳帖效应，最近证明的热驱动自旋注入的倒数，以及磁热阀。我们使用有限元方法来模拟文献中的特定设备，以证明我们的理论。该模型还考虑了自旋-轨道效应，如自旋霍尔效应、能斯特效应、各向异性磁电阻效应和自旋霍尔效应。
2011-07-17 cond-mat.mes-hall
Nonlocal Drag Thermoelectricity Generated by Ferroelectric Heterostructures
本文预测铁电体与金属膜异质结构中存在非局域ferron拖曳热电效应，导体电流通过长程电荷-偶极相互作用在铁电体中产生热流，该非局域Peltier与Seebeck效应可由电栅极控制，并在范德华铁电薄膜与石墨烯体系中表现显著。
2022-07-01 cond-mat.mes-hall
Comparison between thermal and current driven spin-transfer torque in nanopillar metallic spin valves
我们研究了纳米柱金属自旋阀中的热自旋转移矩（TSTT）和自旋相关的塞贝克效应（SDSE）之间的关系，该效应在金属铁磁体上施加温度梯度时产生自旋电流。将其角度依赖性（aSDSE）与同一器件上的角度相关磁阻（aMR）测量进行比较，我们能够验证在我们的器件中建立了小的自旋热积累。从SDSE测量和在我们的自旋阀器件中观察到的0.8 mA的电流驱动STT开关电流，估计需要230 K的温差来产生等量的TSTT。专门针对研究TSTT的实验显示了由磁性层的整体加热主导的响应。将其与电流驱动的STT实验进行比较，我们估计只有约10%的响应是由于TSTT。这使我们得出结论，TSTT主导的开关需要直接耦合到一个完美的散热器，以尽量减少整体加热的影响。然而，当进一步研究和优化时，加热、STT和TSTT的组合效应可以证明对诱导磁化切换有用。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall
Chiral thermoelectrics with quantum Hall edge states
研究了三端量子霍尔导体的热电性质。我们确定的热电响应的贡献，依赖于载体运动的手性，而不是空间不对称性。当塞贝克系数或珀尔帖系数为零而另一个保持有限时，昂萨格矩阵变得最大不对称。反转磁场方向交换了这些效应，这些效应源于量子霍尔边缘态的手征性质。讨论了在量子自旋霍尔样品中产生自旋极化电流的可能性。
2015-04-10 cond-mat.mes-hall
Frequency-dependent Phonon-mediated Unidirectional Magnetoresistance in a Metal on an Insulator with Highly Nonequilibrium Magnons
本研究针对重金属/磁性绝缘体双层结构，提出考虑自旋珀尔帖效应、电子-声子散射及磁振子局域非平衡的解析模型，解释了单向磁阻与自旋塞贝克效应的频率依赖性，揭示了热穿透深度与磁振子自旋扩散长度的关联机制。
2022-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detection of spin pumping from YIG by spin-charge conversion in a Au/Ni$_{80}$Fe$_{20}$ spin-valve structure
许多实验已经表明，通过利用逆自旋-霍尔效应，由来自钇铁石榴石（YIG）的射频自旋泵浦驱动的自旋电流的检测，该逆自旋-霍尔效应存在于具有强自旋-轨道耦合的材料（例如Pt）中。在这里，我们表明还可以使用Au/坡莫合金（Py、Ni $_{80}$ Fe $_{20}$）设备直接检测共振驱动的自旋电流，其中Py用作YIG/Au界面上泵激的自旋的检测器。这种检测机制相当于金属非局域自旋阀器件中的自旋电流检测。通过有限元建模，我们比较了从参考Pt条泵浦的自旋电流与从Au/Py器件检测到的信号。我们发现，对于一个系列的Au/Py设备的计算出的自旋泵浦信号大多匹配的测量，在20%以内，而对于第二系列的设备的附加信号是存在的，这是高达10倍以上的计算出的信号从自旋泵浦。我们还确定了热电效应所造成的谐振（自旋相关）和非谐振加热的YIG的贡献。热电偶被用来调查这些热效应的存在，并量化的自旋（依赖）塞贝克效应的大小。几个额外的功能进行了观察，这也进行了讨论。
2016-01-21 cond-mat.mes-hall
Thermally-driven spin torques in layered magnetic insulators
热驱动的自旋转移力矩最近已被报道在电绝缘铁磁体$|$正常金属异质结构。在本文中，我们提出了两个物理上不同的机制，这样的扭矩。第一个是局部效应：铁磁体中的热激活磁振子在自旋塞贝克效应的驱动下，通过相干动力学的磁振子-磁振子散射对磁化施加扭矩。第二种是非局部效应，需要额外的磁性层来提供实现热扭矩所需的对称性破缺。最简单的结构，其中诱导一个非局部的热扭矩是一个自旋阀组成的两个绝缘磁铁由一个正常的金属间隔;在那里，热通量产生一个纯自旋电流通过自旋阀，这导致一个扭矩时，层的磁化不对齐。
2015-11-12 cond-mat.mes-hall
Magnetic control of flexible thermoelectric devices based on macroscopic 3D interconnected nanowire networks
热电中的自旋相关效应可用于设计更高效的制冷机，并为热能的收集提供新的有前途的应用。关键挑战是设计具有足够高效率和功率输出的结构和成分磁性材料系统，用于将热能转化为电能，反之亦然。在这里，大面积的3D互连的Co/Cu纳米线网络的制造被证明，从而使宏观电子元件的受控珀耳帖冷却与外部磁场。这种柔性的宏观器件克服了纳米级磁性结构由于发电能力不足而限制热管理应用的固有局限性。从适当设计的实验，大的自旋相关的Seebeck和Peltier系数$-9.4$ $μ$ V/K和$-2.8$ mV，在室温下，分别。Co/Cu纳米线网络在室温下的功率因数（$\sim7.5$ mW/K $^2$ m）大于现有热电材料（如BiTe合金）的功率因数，并且在很宽的温度范围内磁功率因数比达到约100%.通过利用柔性宏观纳米线网络的自旋相关热电性质实现热流的磁控制的验证为利用自旋自由度设计可成形热电冷却器奠定了基础。
2019-05-27 cond-mat.mes-hall
Imaging the Thermalization of Hot Carriers After Thermionic Emission Over a Polytype Barrier
非平衡载流子的热化是热电能量转换的核心。在纳米级系统中，平衡长度可以是系统尺寸的量级，导致热电效应需要被认为是空间分布的情况，而不是局限于结处。载流子和声子之间的能量交换是基本的科学和技术兴趣，但他们的评估提出了重大的实验挑战。我们解决了这些挑战，通过成像的晶体相工程InAs纳米线（NW）设备的珀耳帖效应引起的温度变化。使用高分辨率扫描热显微镜（SThM），我们研究了载流InAs纳米线，其特征在于不同长度的纤锌矿（WZ）在NW的其他锌（ZB）晶相的屏障段。能量势垒充当费米能周围的电子输运的过滤器，从而产生热电效应。我们发现，热化通过电子-声子热交换延伸到整个设备。我们分析了沿纳米线的温度分布，将其与空间相关的热扩散和电子热化模型进行比较。我们能够提取系统的控制性质，包括$223 \pm 9$的电子热化长度，nm，分别由$39 \pm 7$的mV和$89 \pm 21$的V/K的势垒引入的Peltier系数和Seebeck系数，以及$8.9 \pm 0.5$的沿线轴的热导率，W/m/K。最后，我们比较了两种方法来提取难以捉摸的NW和底层衬底之间的热边界电导。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric effects and the asymmetry of the current-voltage characteristics of metallic point contacts
作为电流流动方向的函数的不对称性被观察到的电流-电压特性（CVC）和它的第一和第二导数的点异质接触之间的纯金属（Cu，Ni，Fe），以及这些金属和稀合金（CuFe，CuMn）。它示出，所观察到的不对称性是由热电现象（塞贝克，珀尔帖，和汤普森效应），观察到的接触内的温度时，从浴的温度不同。在低能量范围内（小于德拜能量或德拜能量的量级），CVC的不对称性主要受塞贝克效应的影响，而在高能量和较大的接触（较低的电阻），所有注意到的效应的贡献是相同的数量级。提出了一种通过测量两种极性下的CVC来确定异质接触的温度的技术。它是建立在中间（扩散和弹道之间）的状态飞行的电子通过收缩的异质接触的温度线性增加的电压，和所有更迅速的接触和更多的杂质。
2013-06-18 cond-mat.mes-hall
Observation of the spin Nernst effect
对自旋霍尔效应的观察引发了对纯自旋电流输运的深入研究。随着自旋霍尔效应、自旋塞贝克效应和自旋珀耳帖效应的观察，我们对纯自旋电流输运的描述基本完成。唯一缺少的部分是自旋能斯特（-埃廷斯豪森）效应，到目前为止，它只在理论上进行了讨论。在这里，我们报告的自旋能斯特效应的观察。通过施加纵向温度梯度，我们在Pt薄膜中产生了纯横向自旋电流。对于读出，我们利用磁化取向相关的自旋转移到相邻的钇铁石榴石层，转换成纵向热电势电压的受控变化的自旋能斯特电流在Pt。我们的实验表明，自旋能斯特和自旋霍尔效应在铂是相当的幅度，但不同的符号，作为证实的第一性原理计算。
2017-06-01 cond-mat.mes-hall
Strongly nonlinear thermovoltage and heat dissipation in interacting quantum dots
我们研究了库仑阻塞量子点中电荷和能量的非线性输运。我们讨论了交叉效应时产生的电子移动响应于热梯度（塞贝克效应）或能量流的反应电压差（珀尔帖效应）。我们发现，由于充电效应，微分热电导呈现出一种典型的库仑蝶形结构。重要的是，我们表明，实验观察到的热电压零点是由激活库仑共振在大的热位移。此外，两个连接的电极之间的功耗不对称性可以操纵与所施加的电压，这对纳米级冷却器的有效设计的影响。
2014-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
In-Plane Magnon Valve Effect in Magnetic Insulator/Heavy Metal/ Magnetic Insulator Device
提出MI/HM/MI三明治结构的面内磁振子阀，利用磁邻近效应实现纵向电导随磁化方向变化，MVR可达100%，并展示其作为磁敏传感器的潜力。
2023-12-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Intrinsic Contribution to Non-linear Thermoelectric Effect
强光照射在材料上会导致许多非线性效应，这些效应对于理解系统的激发态物理和光电子学至关重要。本文研究了非中心对称系统在电场和热场作用下的非线性热电效应。这一现象发生在费米面上，伴随着电子从价带到导带的跃迁。我们推导出研究这些效应的公式，发现这些效应中的非线性，即非线性Seebeck效应和非线性Peltier效应，取决于非线性电导率与线性电导率的比值。该理论被测试为一个六边形扭曲和间隙拓扑绝缘体。结果表明，纵向和霍尔效应对提高翘曲强度的增强，而表现出相反的行为与表面间隙。
2020-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Free-Layer-Thickness-dependence of the Spin Galvanic Effect with Spin Rotation Symmetry
铁磁金属表面附近的自旋-轨道耦合产生了不同于传统逆自旋霍尔效应的对称性自旋-电荷转换。我们以前观察到这种自旋电流效应与自旋旋转对称性（SGE-SR）在自旋阀下的温度梯度。在这里，我们表明有两个过程，有助于SGE-SR，其中之一是敏感的自由磁性层的厚度，而另一个只依赖于自由层的界面。基于自由层厚度依赖的研究，我们外推Py的自旋扩散长度为3.9+/-0.2 nm。我们还提出，SGE-SR可以帮助定量研究金属磁性薄膜中的自旋塞贝克效应。
2018-08-31 cond-mat.mes-hall
Programming current reduction via enhanced asymmetry-induced thermoelectric effects in vertical nanopillar phase change memory cells
设想热电效应以减少纳米柱相变存储器单元中的编程电流。然而，由于这种结构中的固有对称性，由于热电效应对编程电流的贡献是最小的。在这项工作中，我们提出了一种混合相变存储器结构，其中包括一个双重的不对称性，专门针对有利地提高热电效应。第一不对称性是经由底电极接触与包括相变材料的有源区之间的低热导率和高负塞贝克系数的界面层（诸如多晶SiGe）引入的。这导致活性材料的增强的珀耳帖加热。第二个是通过锥形结构引入的，导致在有源区内的角度依赖性汤姆逊加热。各种器件的几何形状进行了分析，使用2D轴对称模拟预测编程电流的影响，以及不同厚度的界面层。一个编程电流减少高达$60\%$的预测为特定的单元几何形状。值得注意的是，我们发现，由于汤姆逊冷却的电极和不对称的加热曲线内的有源区的相互作用，预测的编程电流减少是弹性的制造可变性。
2015-10-01 cond-mat.mes-hall
Probing thermoelectric transport with cold atoms
我们提出了实验方案，以揭示热电和热效应的超冷费米子原子的输运性质，使用最近在ETH实现的双端设置。我们特别表明，对于两个水库具有相等的粒子数，但不同的温度最初，观察到的瞬态粒子数不平衡在平衡过程中是热电（非对角）传输系数的直接证据。这是塞贝克效应的时间依赖性模拟，并且可以提出珀耳帖效应的相应模拟。我们发现，除了热电耦合的收缩热电耦合也会出现由于有限的膨胀系数的水库。我们提出了一个理论分析的协议，并评估其可行性，估计相应的温度和粒子数的不平衡，在现实的当前实验条件。
2013-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
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
Reciprocal spin Hall effects in conductors with strong spin-orbit coupling: a review
自旋霍尔效应及其逆效应提供了将电荷转换为自旋电流的基本手段，反之亦然，这是自旋电子学现象如自旋扭矩铁磁共振和自旋塞贝克效应的主要功能。这些效应可以振荡磁化或检测化学势中热产生的自旋分裂。重要的是，这种转换过程通过自旋-轨道相互作用发生，并且既不需要磁性材料也不需要外部磁场。然而，自旋霍尔角，即，电荷和自旋电流之间的转换产率严重依赖于实验方法。在这里，我们讨论的自旋霍尔角和自旋扩散长度的各种材料，包括纯金属，如Pt和Ta，合金和氧化物的自旋吸收方法确定的横向自旋阀结构。
2015-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graph theoretic analysis of three-terminal quantum dot thermocouples: Onsager relations and spin-thermoelectric effects
提出由两个强耦合量子点组成的三端量子热电偶模型，利用微观Hamiltonian和Lindblad主方程映射量子跃迁网络，通过代数图论恢复不可逆热力学定律，揭示Onsager互易性等关系源于网络内循环流轨迹性质。
2024-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Finding the quantum thermoelectric with maximal efficiency and minimal entropy production at given power output
本文研究了具有强Seebeck和Peltier效应的量子系统的非线性散射理论，并考虑了它们作为有限功率输出的热机和制冷机的应用。本文给出了详细的推导结果总结在物理评论快报。112，130601（2014）。它展示了如何使用散射理论来找到（i）具有最大可能功率输出的量子热电，以及（ii）在给定功率输出下具有最大效率的量子热电。后者对应于在该功率输出下的最小熵产生。这些量是量子起源的，因为它们依赖于电子波长上的系统尺寸，因此在经典热力学中没有类似物。最大效率与卡诺效率一致，在零功率输出，但随着功率输出的增加而降低。这给出了熵产生的基本下限，这意味着可逆性（在热力学意义上）对于有限的功率输出是不可能的。（非线性）声子和光子效应的抑制效率的详细解决，当这些影响很强，最大效率与最大功率相一致。最后，我们显示在特定的限制（通常没有磁场），在量子系统内的弛豫不允许该系统超过的界限，弛豫自由系统，然而，这仍然是难以捉摸的一般证明。
2015-03-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topical Review on Skyrmions and Hall Transport
我们回顾了最近的进展，对绝缘以及导电材料的Skyrmion霍尔运输的理解。首先，我们考虑一个理论突破的基础上的量子场论沃德恒等式，第一原理分析，依赖于对称性和守恒定律。破缺宇称（反转）对称性在Skyrmion Hall输运中起着至关重要的作用。除了众所周知的热和电霍尔电导率，我们的分析使我们发现了一个新的和不可预见的物理量，霍尔粘度-反对称部分的粘度张量。我们提出了一种简单的方法来确认霍尔粘度的存在，在霍尔电导率作为动量的函数的测量。我们提供各种背景资料以帮助读者理解量子场论沃德恒等式。第二部分综述了导电（绝缘）磁体的Skyrmion霍尔效应和拓扑（磁振子）霍尔效应的理论和实验研究进展。为此，我们考虑两个包络主题：自旋力矩和热电磁效应。首先，我们概述了各种自旋力矩，如自旋转移力矩，自旋轨道力矩，自旋霍尔力矩，广义Landau-Lifshitz-Gilbert方程和Thiele方程使用唯象方法。其次，我们考虑不可逆热力学调查可能的热电磁效应，如塞贝克，帕尔贴和汤普森效应的存在下的电流，随着霍尔效应的存在下的背景磁场。最近开发的自旋塞贝克效应也是调查的重要组成部分。我们还提供广泛的背景材料，使这一审查自成一体。最后，我们从沃德恒等式的观点重新讨论了Skyrmion Hall输运。
2019-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Superconducting Spintronic Heat Engine
本文实现了一种基于EuS/Al/AlO$_x$/Co隧道结的超导自旋电子热机，通过铁磁层取向调控热电电压符号，实现热电存储单元，并提出理论模型预测其效率。
2023-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
