High temperature thermoelectric response of double-doped SrTiO$_3$ epitaxial films
SrTiO $_3$是一种很有前途的$n$型氧化物半导体材料，可用于热电能量转换。用脉冲激光沉积法（PLD）制备了La和氧空位同时掺杂的SrTiO $_3$外延薄膜。这些薄膜的热电和电磁性能的特点是在温度范围从300 K到900 K，是典型的杂质半导体。热电势值的双掺杂薄膜是以前的研究La掺杂的单晶在类似的载流子浓度。最高热电优值（$ZT$）被测量为0.28，在873 K，在$2.5\times10^{21}$ cm $^{-3}$的载流子浓度。
2010-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of doped small molecule organic semiconductor films
研究了有机小分子掺杂薄膜的热电性能。各种主机和掺杂剂，为n型和p型掺杂，进行了比较。C $_{60}$ n-掺杂Cr $_2$（hpp）$_4$或o-MeO-DMBI-I被发现是最有前途的材料系统，在T $_\text{M}$ = 40°C时最大ZT $_\text{M}$ = 0.069，假设由于基于声子的热传输而具有与掺杂无关的热导率。该值是采用掺杂聚合物PEDOT：PSS的优化器件所报告的当前记录的16%。
2014-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Large anomalous Nernst effect in non-crystalline Gd-Fe ferrimagnetic alloy films for flexible thermoelectric applications
反常能斯特效应（ANE）是一种基于磁性金属的热电荷转换机制，在薄热电器件中的应用已得到广泛研究。低磁化强度和室温下的制备对于塑料衬底上的柔性ANE热电器件是重要的。因此，我们在这项研究中，通过系统地改变Gd组分x，研究了具有低磁化强度的亚铁磁GdxFe 100-x薄膜中的ANE。虽然具有接近磁补偿组分的Gd组分的Gd 33 Fe 67膜表现出非常低的磁化强度，但获得了2.13 uV/K的ANE系数|S_ANE|，这接近于迄今为止报道的最高值。最后，我们证明了ANE在柔性片材上沉积的Gd 33 Fe 67膜中。在保持样品柔性的同时获得了足够的ANE电压，表明该材料在利用Gd-Fe膜的ANE的热电器件中的潜在应用。
2021-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric figure-of-merit in boron-doped SiGe thin films by nanograin boundaries
采用低压化学气相沉积法（LPCVD）制备了掺硼多晶硅锗（SiGe）薄膜，并在120 ~ 300 K温度范围内对其热电性能进行了表征。自然形成的晶界被发现在确定膜的电荷和热输运性质中起着至关重要的作用。特别是，独特的柱状晶粒结构导致了显著的热导率各向异性，SiGe薄膜的面内热导率比交叉面热导率低约50%。通过优化生长条件和掺杂水平，在300 K下获得了0.2的SiGe薄膜的高品质因数（ZT），这比p型SiGe合金的先前记录高出约100%，这主要是由于纳米晶界引起的面内热导率的显著降低。LPCVD的低成本和优异的可扩展性使得这些高性能SiGe薄膜成为薄膜热电应用的理想候选者。
2014-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Extraordinary Thermoelectric Properties of Topological Surface States in Quantum-Confined Cd3As2 Thin Films
该研究通过分子束外延生长Cd3As2薄膜，发现低温下薄层中塞贝克效应增强和异常能斯特效应，归因于拓扑表面态，为低温热电性能提升提供新途径。
2023-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Polaron transport and thermoelectric behavior in La-doped SrTiO3 thin films with elemental vacancies
利用光谱和热电势法研究了具有可控元素空位的La掺杂SrTiO 3薄膜的电动力学性质。特别是，我们观察到的极化子的形成和热电性能的过渡金属氧化物（TMO）薄膜之间的相关性。随着在膜生长过程中的氧分压降低（P（O2）），观察到系统的晶格膨胀以及增加的元素空位和载流子密度，实验确定使用光学光谱。此外，我们观察到在中红外光子能量范围内的吸收，这是由于极化子的形成在掺杂的SrTiO 3系统。La掺杂的SrTiO 3薄膜的热电势可以在-120 ~-260 μV K-1范围内进行很大程度的调制，反映出极化子质量的提高~3 < mpolron/m < ~4。在不同的P（O2）生长的TMO薄膜中产生的元素空位影响全局极化输运，这支配电荷输运行为，包括热电性能。
2015-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Impact of the Topological Surface State on the Thermoelectric Transport in Sb$_2$Te$_3$ Thin Films
基于密度泛函理论和紧束缚方法，对p型Sb $_2$ Te $_3$薄膜的热电性质进行了从头计算.基于玻尔兹曼方程，在扩散输运极限下计算了与厚度相关的电导率和热功率。的体积和表面的传输系数的贡献是分开的，这使得能够确定一个明确的影响的拓扑表面状态上的热电性能。通过调节载流子浓度，实现了表面态主导和Fuchs-Sondheimer输运状态之间的交叉。通过原子层沉积法生长的Sb $_2$ Te $_3$薄膜的热电输运测量证实了计算结果。
2015-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Rapid Synthesis of Thermoelectric SnSe Thin Films by MPCVD
微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）传统上用于合成碳基材料，例如金刚石、碳纳米管和石墨烯。在这里，我们报告了一个快速和无催化剂的生长SnSe薄膜可以实现通过使用单模MPCVD与适当的源材料。结合显微镜图像、X射线衍射图和晶格振动模式的分析表明，所生长的薄膜主要由（111）方向的正交结构的SnSe多晶组成。进一步的热电（TE）特性表明，SnSe薄膜在600 K时的功率因数达到3.98 μW cm-1 K-2，与SnSe薄膜的最高报道值相当。我们的研究结果可能为快速合成新型材料如Ⅳ-Ⅵ族化合物开辟了一条途径，并有助于这些材料的TE应用。
2020-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Optimization and Characterization of Thermoelectric Properties in Selenium-Doped Bismuth Telluride Ultra Thin Films
本文利用三源热共蒸发制备并优化近 30 nm 的硒掺杂 Bi₂Te₃₋ₓSeₓ 超薄膜，精确调控组分与晶相，实现 400 μV/K 塞贝克系数和 1 mW/mK² 功率因子。
2024-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Exceptional Thermoelectric Power Factors in Hyperdoped, Fully Dehydrogenated Nanocrystalline Silicon Thin Films
众所周知，单晶硅由于其高导热性而成为较差的热电材料。大多数优秀的研究都集中在如何降低其导热性，同时保持可接受的大功率因数（PF）。相反，在提高多晶硅和纳米晶硅中的PF方面花费的努力较少。在这里，我们表明，在硼超掺杂纳米晶薄膜PF可以增加到33 mW K $^{-2}$ m $^{-1}$在300 K时，在沉积过程中嵌入在膜中的氢被删除。该结果使得纳米晶Si成为Bi $_2$ Te $_3$用于低温热量收集的现实竞争者，这也是由于其更大的地理可用性和更低的成本。
2022-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Two-band Model with High Thermoelectric Power Factor and Its Application to FeSe Thin Film
提出双带模型同时实现大塞贝克系数和高电导率以获得高热电功率因子，并应用Kubo-Luttinger理论分析FeSe薄膜，发现超导涨落和激子关联影响不关键。
2023-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the electrical and thermoelectric properties of highly degenerate indium selenide thin films: Indication of In3Se4 phase
研究了退火和温度变化对电子束蒸发InSe薄膜电学和热电性能的影响。XRD研究表明，沉积态InSe薄膜为非晶，退火后In 3Se 4相的存在使薄膜转变为多晶。SEM显微照片显示，沉积膜的表面是光滑的，但它们变得不均匀，由于退火。对薄膜的加热和冷却循环表明，薄膜的电阻率发生了不可逆相变，在空气中连续热处理3-4次后，薄膜的电阻率趋于稳定。退火的InSe薄膜的电导率显示出高度简并的半导体（金属）行为。热电势分析表明，InSe薄膜是一种高度简并的n型半导体，即金属性的。厚度依赖性热电势服从Fuchs-Sondheimer理论。退火后的薄膜的光学带隙增加相比，作为沉积膜。这些结果表明，InSe薄膜遇到的相变从In 2Se 3到一个新的In 3Se 4金属相的光学带隙约1.8 eV，由于热处理。
2019-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced magnetic and thermoelectric properties in epitaxial polycrystalline SrRuO3 thin film
过渡金属氧化物薄膜显示出通用的电、磁和热性能，其可以通过经由多晶固体有意地引入宏观晶界来定制。在这项研究中，我们专注于修改的磁性和热输运性能的制造单和多晶外延SrRuO3薄膜，使用脉冲激光外延。采用原子级平坦的多晶SrTiO_3衬底外延稳定化技术，实现了每个晶粒的结晶质量与单晶对应物的结晶质量相当的外延多晶SrRu_3薄膜。特别是，减轻压缩应变附近的晶界，由于合并证明结构，这诱导增强的多晶外延薄膜的铁磁有序。与晶界相关联的结构变化进一步降低了热导率而不恶化电子输运，并且与它们的单晶对应物相比，导致外延多晶薄膜中增强的热电效率。
2018-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric performance of spin Seebeck effect in Fe3O4/Pt-based thin film heterostructures
本文系统地研究了基于Fe_3O_4/Pt结系统的自旋Seebeck器件的热电性能。我们探讨了两种类型的设备的几何形状：自旋霍尔热电堆和自旋塞贝克多层结构。自旋霍尔热电堆增加了自旋塞贝克效应的灵敏度，而样品内阻的增加对输出功率有不利影响。我们发现，自旋Seebeck多层膜可以克服这一限制，因为多层膜表现出的热电电压的提高和降低的内部电阻的同时，因此导致显着的功率增强。这一结果表明，多层结构是有用的，以提高自旋塞贝克效应的热电性能。
2016-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Robustness of topologically protected surface states in layering of Bi2Te3 thin films
已知块体Bi 2Te 3是拓扑绝缘体。本文采用包含自旋轨道耦合的密度泛函理论研究了Bi_2Te_3（111）薄膜的表面态。我们构造了一种方法来明确地识别薄膜拓扑绝缘体的表面态。应用这种方法的一个到六个五重层的Bi2Te3，我们发现，表面状态的拓扑性质与膜的厚度保持稳健，并且三个或更多的五重层的膜具有拓扑非平凡的或保护的表面状态，与最近的实验一致。
2010-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Facile and time-resolved chemical growth of nanoporous CaxCoO2 thin films for flexible and thermoelectric applications
CaxCoO 2薄膜可用于从室温自供电可穿戴应用（通过从体热收集功率）到从热表面收集能量（例如，热管），如果开发出成本有效且容易的生长技术。在这里，我们展示了一个时间分辨，简便和无配体的软化学方法生长纳米多孔的Ca 0. 35 CoO 2薄膜蓝宝石和云母基板从水基前体油墨，由原位制备的Ca 2 +-DMF和Co2+-DMF配合物。云母用作柔性基底以及用于膜转移的牺牲层。生长的薄膜是定向的，可以承受弯曲应力，直到弯曲半径为15 mm。尽管存在纳米孔，Ca0.35CoO2膜的功率因数被发现是高达0.50 × 10-4 Wm-1 K-2接近室温。本技术简单、快速，可能适合具有成本效益的工业升级。
2019-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectricity at the ultra-thin film limit
在超薄膜极限下，量子限制强烈地改善了诸如Sb $_2$ Te $_3$和Bi $_2$ Te $_3$的材料中的热电优值。这些高质量的薄膜只能使用良好控制的技术，如分子束外延实现。我们报告了使用热共蒸发的p型Sb $_2$ Te $_3$和n型Bi $_2$ Te $_3$的Seebeck系数的两倍增加，这是一种负担得起的方法。在厚膜极限大于100 nm时，它们的塞贝克系数约为100 $μV/K$，与其他工作中获得的结果相似。当薄膜薄于50 nm时，塞贝克系数增加到约500 $μV/K$。总塞贝克系数为$\sim$ 1 mV/K，估计ZT为$\sim$ 2，这对材料是在室温下实现实用微冷却器的第一步。
2019-12-24 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput synthesis of thermoelectric Ca$_3$Co$_4$O$_9$ films
复合氧化物薄膜的性质可以在作为失配、组成、取向和结构的函数的值的范围内调节。在这里，我们报告了一种策略，用于生长结构化的外延热电薄膜，从而提高塞贝克系数。代替使用单晶蓝宝石衬底来支持外延生长，使用脉冲激光沉积技术将Ca $_3$ Co $_3$ O $_9$膜沉积到通过火花等离子体烧结纹理化的Al $_2$ O $_3$多晶衬底上。的2000纳米薄膜的结构质量进行了研究，通过透射电子显微镜，而晶粒的晶体取向和外延的关系，由电子背散射衍射确定。多晶陶瓷模板的使用导致结构化的膜，是在良好的局部外延注册。塞贝克系数在300 K时约为170 $μ$ V/K，这是具有低载流子密度的失配材料的典型值。这种高通量的过程，称为组合衬底外延，似乎有利于合理调整功能氧化膜，开辟了一条路线，高品质的复合氧化物的外延合成。
2013-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Energy filtering enhancement of thermoelectric performance of nanocrystalline Cr-Si composites
研究了纳米晶Cr $_{\rm 1-x}$ Si $_{\rm x}$复合薄膜的热电性能。在原位热电势和电阻率测量中，退火使沉积态的非晶薄膜转变为平均晶粒尺寸为10- 20 nm的纳米晶。部分晶化薄膜是一种新型的非均质材料，其中的纳米晶相起着散射中心的作用，对薄膜的热电势有很大的贡献。我们表明，热电势增强与纳米颗粒界面上的载流子的能量相关的散射（能量过滤）。
2016-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Mechanically-Exfoliated Stacks of Thin Films of Bismuth Telluride Topological Insulators with Enhanced Thermoelectric Performance
我们报告的“石墨烯样”的单晶Bi2Te3薄膜的机械剥离和热电特性的堆栈这样的薄膜。通过“热盘”和“激光闪光”技术测量所得的“伪超晶格”的热导率。与体相比较，堆的室温面内（交叉面）热导率降低约2.4（3.5）倍。热导率的降低与保留的电性能导致热电品质因数的强烈增加。有人建议，薄膜变薄到几个五倍和费米能级的调谐可以帮助实现具有非凡的热电效率的拓扑绝缘体表面输运制度。
2010-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of pulsed laser deposition growth conditions on the thermoelectric properties of Ca3Co4O9 thin films
采用脉冲激光沉积技术在（0001）取向（c切）蓝宝石衬底上生长了失配钴酸盐Ca 3Co 4 O 9薄膜。研究了薄膜生长条件对热电/输运特性的影响
2004-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effects of W alloying on the electronic structure, phase stability and thermoelectric power factor in epitaxial CrN thin films
本研究结合从头算计算与实验，探究W合金化对CrN薄膜热电性能的影响，发现稀W掺杂理论上可提升功率因子，但实验中因h-Cr₂N相和W析出导致性能下降，明确了控制W掺杂量在溶解度内的重要性。
2024-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of topological insulator Bi2Se3 film on Si(111) with atomically sharp interface
利用分子束外延技术在Si（111）衬底上实现了Bi_2Se_3薄膜的原子尖外延生长。两步生长工艺被认为是在Si衬底上获得无界面层Bi2Se3外延薄膜的关键。采用单步高温生长，在早期阶段形成第二相团簇。另一方面，在低温生长的情况下，即使在不存在第二相的情况下，膜也倾向于无序。通过反射高能电子衍射（RHEED）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）分析表明，采用低温生长和高温生长相结合的方法，在Bi2Se3和Si衬底之间获得了原子级的无第二相界面。根据RHEED分析，观察到Bi2Se3的晶格常数在第一个五重层期间松弛到其体值，这意味着没有来自衬底的应变。TEM显示了Bi_2Se_3薄膜的完全外延结构，直到第一个五重层，没有任何第二相或非晶层。
2011-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Peak thermoelectric power factor of holey silicon films
纳米结构硅的热电性能还没有完全理解，尽管他们最初的承诺。虽然极低的热导率吸引了大量的工作，纳米结构对功率因数的影响大多没有引起注意。虽然最初的报告没有发现任何显着的变化，功率因数相比，散装，随后的详细测量p型硅纳米线显示了一个鲜明的减少塞贝克系数相比，类似的掺杂散装。减少是一致的声子阻力贡献的消失，由于声子边界散射。在这里，我们报告测量不同的纳米结构，多孔硅薄膜，测试是否可以观察到类似的声子阻力损失。通过设计实验，在同一样品上测量所有属性，我们表明，虽然这些薄膜具有接近的导电性，在散装在可比的掺杂，他们表现出相当小的热电势。这些数据与声子阻力的损失是一致的。在120 - 230 nm之间的颈部距离，在最佳掺杂的功率因数是$\sim$体的50%。这些见解是有用的，在实际设计的未来热电器件的基础上纳米结构硅。
2020-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Iterative composition optimization in Fe$_2$VAl-based thin-film thermoelectrics using single-target sputtering
本文提出通过使用偏离化学计量比的靶材并结合迭代优化，在单靶磁控溅射中实现Fe$_2$VAl基薄膜的精确成分控制，无需先进溅射装置。
2024-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Seebeck-driven transverse thermoelectric generation in on-chip devices
一种非传统的方法，以提高横向热电结合磁性和热电材料，即塞贝克驱动的横向热电发电（STTG），最近被提出和证明。在这里，我们改进了以前使用的样品结构，并实现大的横向热功率超过40 $μ$ V K $^{-1}$由于STTG在片上器件。我们直接在n型Si衬底上沉积多晶Fe-Ga合金薄膜，其中Fe-Ga和Si分别作为磁性和热电材料。使用微加工，通过Si顶部的SiO $_{x}$层产生接触孔，以将Fe-Ga膜与Si衬底电连接。这些具有简单结构的薄器件明显地表现出由于STTG的横向热电势的增强，并且所获得的值与Fe-Ga膜与Si衬底之间的尺寸比在宽范围内的估计一致。
2022-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric and galvanomagnetic properties of bismuth chalcogenide nanostructured hetero-epitaxial films
采用热壁技术在云母（白云母）衬底上生长了Bi_2Te_3块状单晶薄膜和Bi_（0.5）Sb_（1.5）Te_3固溶体薄膜。X射线衍射研究表明，在薄膜中的结晶c轴是垂直于基板平面。在77-300 K温度区间和磁场高达14 T的磁场和电场的不同取向下测量了Seebeck系数、电导率和磁阻张量分量。根据能谱的多谷模型，利用简并参数和Seebeck系数的温度依赖性，研究了薄膜中载流子的散射机制。结果表明，由于载流子在界面和晶间界面上的散射，有效散射参数与弱简并薄膜中载流子的声散射参数有很大的差别。这些载流子散射的特征被认为影响了薄膜中的电子输运并提高了品质因数。
2014-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the Source toSubstrate Distance on Structural, Optoelectronic, and Thermoelectric Properties of Zinc Sulfide Thin Films
本研究在PVTC系统中调节SSD距离制备ZnS薄膜，考察其对薄膜结构及光学、电学和热电性能的影响，并确认薄膜形成具有111择优取向的闪锌矿立方结构。
2024-04-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermoelectric Performance Boost by Chemical Order in Epitaxial L2$_1$ (100) and (110) Oriented undoped Fe$_2$VAl Thin Films: An Experimental and Theoretical Study
本研究通过实验与计算结合，发现L2$_1$有序相显著提升外延Fe$_2$VAl薄膜的热电性能，获得PF 480 μW/m·K²和zT 0.025，超越先前报道的块体和薄膜值。
2025-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Transport and Potential of Topological States for Thermoelectricity in Bi$_2$Te$_3$ Thin Films
本文综述了量子输运的最新进展，并介绍了最近的努力，探索拓扑绝缘体边界状态的贡献，在$_2$薄膜的热电性。虽然Bi $_2$ Te $_3$已被用作热电材料多年，它只是最近，这种材料的薄膜已被合成为三维拓扑绝缘体与有趣的物理和拓扑保护的表面状态相关的潜在应用。Bi $_2$ Te $_3$薄膜的主要瓶颈是在提高其晶体质量的同时消除其体电导率。生长具有高晶体质量的外延膜和制造复杂的基于Bi $_2$ Te $_3$的器件的能力对于实现各种拓扑量子器件和探索拓扑状态以改善热电性质的潜力是有吸引力的。重点研究了低缺陷密度Bi $_2$ Te $_3$外延薄膜的制备、正常态输运的栅极调谐以及拓扑绝缘体/超导体混合器件中的约瑟夫森超导电流。对Bi $_2$ Te $_3$薄膜器件的量子输运实验进行了展望。最后，综述了拓扑绝缘体边界态对热电性贡献的研究进展。展望了拓扑态在改善Bi $_2$ Te $_3$薄膜热电性能和实现高性能热电器件中的应用前景。
2022-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast light-induced Coherent Optical and Acoustic Phonons in few Quintuple Layers of Topological Insulators Bi2Te3
利用时间分辨光抽运探测光谱研究了拓扑绝缘体（TI）Bi $_2$ Te $_3$的几个五重层的超快晶格动力学。光学声子和声学声子都是光生的，并被检测到。在这里，为了得到新的见解的平衡电子-声子耦合和声子动力学在限制TI，不同的纳米结构进行了研究（单或多晶量子点组件和纳米结晶岛）。与以前的文献声明相反，我们表明，即使是只包含10个五重层（QL）的纳米结构，对称A1 g（I）相干光学声子是有效的光生和没有限制，由于结构限制出现。我们还观察到，无论纳米结构的布置如何，A1 g（I）光学声子特征是相似的（寿命）。我们还报告了观察到的限制相干声学声子传播的量子阱量子阱的光谱是，这一次，非常敏感的原子排列。在单晶体纳米薄膜的情况下，这些声学声子的飞行时间分析提供了这些纳米结构的弹性性质的直接估计以及量子点之间的范德华相互作用的一些估计。
2015-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Ultralow Thermal Conductivity and Thermoelectric Properties of Bi4GeTe7 with an Intrinsic van der Waal Heterostructure
三元硫族化合物具有大的晶体晶胞和范德华堆积层，被认为是不良的热导体和良好的热电（TE）材料。我们报道了具有Bi 2 Te 3和Bi 2GeTe 4的交替五重态-七重态层的层状Bi 4GeTe 7具有超低热导率，\k{appa}总计0.42 Wm-1 K-1，这是因为根据大Gruneisen参数（γ 4.07）和低德拜温度（θd 135 K）估计的高度非谐性。在380 K时，Seebeck系数为S ~ 82 uV/K，在300 K时，Hall载流子浓度为ne ~ 9.8 × 1019 cm ~（-3）。由于重Bi和Te的自旋轨道耦合（SOC），观察到弱反定域（WAL），表明Bi_4GeTe_7也是一种拓扑量子材料。横截面透射电子显微镜图像显示了异质层的固有堆叠，这导致了差的声子传播的大的非谐性。因此，作为在380 K下具有TE品质因数ZT ~ 0.24的不良热导体，Bi 4GeTe 7是用于TE应用的良好材料。
2021-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Thermoelectric Properties By Embedding Fe Nanoparticles Into CrN Films For Energy Harvesting Applications
本研究通过高功率脉冲磁控溅射与纳米颗粒枪结合，将Fe纳米颗粒嵌入CrN基质形成纳米复合材料，利用界面能量过滤效应提升了Seebeck系数与电子迁移率，并显著降低了热导率，有效改善了涂层的热电性能。
2024-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric La-doped SrTiO3 epitaxial layers with single-crystal quality: from nanometer to micrometer and mosaicity effects
高品质的热电LaxSr 1-xTiO 3（LSTO）层（这里与x = 0.2），厚度范围从20 nm到700 nm，已外延生长在SrTiO 3（001）衬底上的增强型固体源氧化物分子束外延。所有的膜都是原子级平坦的（均方根粗糙度< 0.2 nm），具有低镶嵌性（<0.1°），并且呈现非常低的电阻率（在室温下<5 x 10-4 ohm.cm），比商业Nb掺杂的SrTiO 3单晶衬底低一个数量级。在此厚度范围内的运输性能的守恒已被证实的热电测量，其中塞贝克系数约-60 microV/K已被发现的所有膜，因此。最后，给出了镶嵌性和（热）电性能之间的相关性。这些功能性LSTO膜可以集成在光微电子器件中的Si上作为透明导体、热电元件或非易失性存储器结构。
2017-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Morphology-engineered nanostructured silver- and antimony-telluride films for flexible thermoelectric generators
Indian Institute of Technology Mandi（印度理工学院曼迪分校）；Rensselaer Polytechnic Institute（伦斯勒理工学院）；Uppsala University（乌普萨拉大学）
本研究通过结构工程化银-锑碲薄膜实现了柔性热电发电机的高性能发电，通过掺杂和形态优化显著提升了功率因子和输出性能。
2025-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Dimensional crossover and topological nature of the thin films of a three-dimensional topological insulator by band gap engineering
拓扑薄膜中拓扑相的识别和控制为基础研究和基于拓扑的器件制造提供了巨大的机会。在这里，结合分子束外延，角分辨光电子能谱和从头计算，我们研究的电子结构的演变在（Bi 1-xInx）2Se 3的厚度从2到13五重层。我们确定了几个阶段，其特征拓扑性质和它们之间的演变，即，随着In浓度x的增加，三维拓扑绝缘体向二维带隙表面态的拓扑绝缘体发生了三维交叉，以及拓扑绝缘体向正常半导体的拓扑相变.此外，通过引入In合金作为带隙工程的外部旋钮，我们实验证明了Bi_2Se_3薄膜（低于6个五层）作为二维带隙系统的平凡拓扑性质，与我们的理论计算一致。我们的研究结果不仅提供了一个全面的相图和控制其相演化的路线，但也是一个实用的方法来实验确定的带隙化合物的拓扑性质的拓扑相变和带隙工程。
2019-05-16 cond-mat.mtrl-sci
High Efficiency Thin Film Superlattice Thermoelectric Cooler Modules Enabled by Low Resistivity Contacts
钒碲化物超晶格薄膜在片上制冷器件中显示出良好的性能。最近的实验研究表明，器件性能受到金属/半导体电接触的限制。实现低电阻率接触的一个挑战是缺乏金属和V-碲化物材料之间界面的物理和化学性质的基础知识。在这里，我们提出了一个实验和理论的努力相结合，以了解，设计和利用低电阻率接触V-碲化物。采用从头算方法探讨了界面结构和化学成分对电接触的影响，并采用基于从头算的宏观模型预测了接触电阻率随载流子浓度和温度的变化的基本极限。在理论研究的指导下，我们开发了一种实验方法来制作低电阻率的金属接触的V-碲化物薄膜超晶格，实现了100倍的减少相比，以前的工作。界面表征和分析，使用扫描透射电子显微镜和能量色散X-射线光谱显示不寻常的界面形态和接触电阻率的进一步改善的潜力。最后，我们利用改进的接触，以实现改进的高性能热电冷却模块。
2017-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Anomalously large measured thermoelectric power factor in Sr$_{1-x}$La$_x$TiO$_3$ thin films due to SrTiO$_3$ substrate reduction
我们报告的观察，热电薄膜的La掺杂SrTiO 3生长在SrTiO 3衬底上产生的热电势的值非常高，在300 K的功率因数的值。薄膜Sr0.98La0.02TiO3，通过脉冲激光沉积在低温和低压（450 ℃，10- 7托）下生长，不产生类似的高值时，在其他基板上生长。薄膜生长诱导SrTiO 3晶体中的氧还原，掺杂衬底n型。发现SrTiO 3衬底的背侧电阻与薄膜生长后的薄膜侧一样低（~ 12欧姆/平方）。
2008-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thickness optimization of the output power and effective thermoelectric figure of merit of thin thermoelectric generator
传统的热电品质因数和功率因数不足以作为热电材料的薄膜质量的量度，其中功率转换效率取决于薄膜尺寸。考虑薄膜尺寸的影响，引入有效热电优值和有效塞贝克系数，保证最大能量转换效率随有效热电优值的增大而增大。同样，定义了有效功率因数。通过介绍Bi $_2$ Te $_3$和PEDOT的典型材料特性，研究了有效优值和有效功率因数的厚度依赖性。
2022-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A micrometer-thick oxide film with high thermoelectric performance at temperature ranging from 20-400 K
热电（TE）材料实现热能和电能之间的局部转换，并且转换效率由品质因数zT确定。到目前为止，二维电子气（2DEG）相关的TE材料保持着室温附近zT的记录。对于PbSeTe、Bi_2 Te_3/Sb_2 Te_3和SrNb_（0.2）Ti_（0.8）O_3/SrTiO_3等超晶格材料，当这些TE材料的厚度在空间上被限制在亚纳米尺度内时，观察到zT的急剧增加高达~2.0。载流子的二维限制扩大了费米能级附近的态密度3 -6，并触发了电子-声子耦合。这克服了传统的σ-S权衡以更独立地提高S，从而进一步增加了热电功率因数（PF=S2σ）。然而，由于TE材料的量不足，目前用于高功率能量转换的2DEG材料的实际应用受到空间限制的先决条件的阻碍。在这里，我们报告类似的TE属性2DEG，但实现在SrNb0.2Ti0.8O3薄膜的厚度在亚微米尺度内，通过调节界面和晶格极化。在室温附近及以下，薄膜材料的功率因数高达103 μWcm-1 K-2，zT值高达1.6。在100 μ m厚的SrTiO_3衬底上生长2 μ m厚的SrNb_（0.2）TiO_（0.8）O_3薄膜，即使考虑衬底厚度，薄膜和衬底的积分功率因数也接近102 μWcm ~（-1）K ~（-2）。与传统的2DEG相关TE材料相比，高TE性能对尺寸限制的依赖性降低了~103。生长的氧化膜毒性较小，不依赖于大量的重元素，可能为局部制冷和电功率发电的…
2017-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties and electronic structure of Cr(Mo,V)Nx thin films studied by synchrotron and lab-based X-ray spectroscopy
本文研究Cr(Mo,V)Nx薄膜的电子结构与热电性能，发现V合金化引入空穴可提高功率因子，而Mo合金化通过杂化增加费米能级态密度并降低Seebeck系数，揭示了N空位和合金化对热电性能的竞争调控机制。
2023-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Spin-Transfer Torque MRAM with Sub-Nanosecond Bi-Directional Writing using Magnonic Current
提出了一种新型的自旋转移力矩（STT）MRAM，其中使用热电控制的磁振子电流作为传统电流的替代来实现双向写入。该器件使用磁性隧道结（MTJ），它与非磁性金属和铁氧体薄膜相邻。该薄膜叠层由珀耳帖元件加热或冷却，该珀耳帖元件在铁氧体薄膜中产生双向磁振子脉冲。磁振子到自旋电流的转换发生在铁氧体-金属界面处，并且所得到的自旋转移扭矩用于实现MTJ中的铁磁自由层的亚纳秒进动切换。与具有垂直磁各向异性（PMA）的电流驱动的STT-MRAM相比，热电STT-MRAM对于纳秒切换将总磁化切换能量降低超过40%，并且写入错误率（WER）小于10-9并且寿命为10年或更长。热电STT-MRAM具有更高的热激活能、亚纳秒级的读写速度、更好的隧道磁阻（TMR）和隧道势垒可靠性，使其成为未来非易失性存储器应用的理想选择。
2011-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the anomalous thermoelectric behaviour of Fe-V-W-Al based thin films
Toyota Technological Institute（名古屋工业高等专门学校）；Sumitomo Electric Industries Ltd.（住友电气工业株式会社）
研究Fe-V-W-Al基薄膜的热电和热行为，发现低基压下形成bcc型Heusler结构，高基压下形成非Heusler非晶结构，薄膜在室温附近具有高Seebeck系数和功率因子，热导率较低，导致最高ZT值达3.9。
2024-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Huge Thermoelectric Effect Based on Magnon Drag Mechanism: Application to Thin-Film Heusler Alloy
为了理解在薄膜Heusler合金Fe $_2$ V $_{0.8}$ W $_{0.2}$ Al中观察到的出乎意料的高热电性能，我们研究了由钨基杂质带产生的磁振子拖曳效应，作为这种增强的可能来源，类似于在FeSb $_2$中观察到的声子拖曳。假设薄膜Heusler合金具有与杂质带结合的导带，由钨替代产生，我们基于自洽t矩阵近似推导了电导率$L_{11}$，基于线性响应理论推导了磁振子拖曳引起的热电电导率$L_{12}$，并估算了电阻率、Seebeck系数和功率因数随温度的变化.最后，我们将理论结果与薄膜Heusler合金的实验结果进行了比较，结果表明，异常热电性能的起源很可能是由于与钨基杂质带相关的磁振子阻力。
2021-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Sm-Co-based amorphous alloy films for zero-field operation of transverse thermoelectric generation
利用磁性材料进行横向温差发电是发展主动热工程技术的必要条件，不仅要求提高温差发电的输出功率，而且要求提高其适用性和通用性。本研究利用组合材料科学和锁相热成像技术，系统地研究了Sm-Co基合金薄膜的横向热电性能。高通量材料研究揭示了最好的Sm-Co基合金具有大的反常能斯特效应（ANE）以及反常艾丁肖森效应（AEE）。除了ANE/AEE之外，我们还在这些合金中发现了独特和优越的材料特性：非晶结构，低热导率，以及大的面内磁化率和反磁化强度。这些特性使其优于传统材料，以实现基于ANE的热通量传感应用，因为我们的Sm-Co基薄膜可以在没有外部磁场的情况下产生热电输出。重要的是，无定形性质使得这些膜能够在包括柔性片材在内的各种基底上制造，使得大规模和低成本制造更容易。我们的演示将为开发用于智能热管理的柔性横向热电器件提供一条途径。
2022-11-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Disentangling the magnetoelectric and thermoelectric transport in topological insulator thin films
报道了具有可调电子能带结构的（Bi，Sb）2Te3拓扑绝缘体薄膜的输运性质研究。我们发现一个掺杂和温度制度中的霍尔系数是负指示的电子型载流子，而塞贝克系数是正指示的空穴型载流子。这种符号异常是由于体态和表面态的不同输运行为：表面狄拉克费米子主导磁电输运，而热电效应主要由体态决定。这些发现可能为设计基于拓扑绝缘体的高效热电器件提供新的思路。
2015-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and thermoelectric properties of epitaxial Sc1-xVxNy thin films grown on MgO(001)
本文研究MgO(001)上外延Sc1-xVxNy薄膜的电子结构对热电性能的影响，发现V 3d态和N空位缺陷共同调控载流子类型与输运性质，为理解Sc-N体系V合金化的热电机制提供基础认识。
2024-04-01 cond-mat.mtrl-sci
A short account of thermoelectric film characterization techniques
本文综述了过去二十年用于表征热电薄膜塞贝克系数、电导率和热导率的主要方法，以应对纳米尺度热输运和载流子输运研究的迫切需求。
2024-02-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Intrinsic and extrinsic perturbations on the topological insulator Bi2Se3 surface states
利用密度泛函电子结构方法，研究了本征和非本征扰动对强拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$表面态Dirac锥的影响.我们认为原子弛豫，薄膜厚度作为内在和界面薄介电膜作为一个外在的源扰动的表面状态。我们发现原子弛豫对狄拉克锥的简并度没有影响，而薄膜厚度对表面态有相当大的影响，诱导一个间隙，随着薄膜厚度的减小而单调增加。我们认为两个绝缘基板BN和石英作为介电薄膜，并表明，表面终端石英钝化或不钝化起着至关重要的作用，在维护狄拉克锥简并，而BN是更惰性的TI表面状态。用一种简单的算法计算出相对于体原子的相对轨道贡献，并在此基础上证明了自旋-轨道耦合打开时体原子能带的反转.表面态的层投影电荷密度分布表明，这些态并不严格局限于表面.这些态的空间限制扩展到两到三个五重层，一个五重层由Bi和Se的五个原子层组成
2010-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and Low Temperature Thermoelectric Properties of Na_xCoO_2 (x = 0.68 and 0.75) Epitaxial Films by the Reactive Solid-Phase Epitaxy
我们采用反应固相外延法（reactive solid phase epitaxy：Ref.4），通过钠向Co_3O_4（111）外延膜中的横向扩散，制备了Na_xCoO_2薄膜。热扩散环境是控制薄膜中钠含量的关键。从x射线衍射和面内电阻率的结果，这些薄膜的外延生长和钠含量进行了鉴定。热电测量显示出类似于在单晶中观察到的大的热电功率。准粒子散射率被发现在低温下接近零，与小的剩余电阻率一致，表明高质量的Na_xCoO_2薄膜。
2007-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Influence of generated defects by Ar-implantation on the thermoelectric properties of ScN
如今，使热电材料在能量转换中更有效仍然是一个挑战。在这项工作中，为了降低热导率，从而提高整体的热电性能，点和扩展的缺陷产生在外延111-ScN薄膜通过使用氩离子注入。薄膜的结构，光学，电学和热电特性的方法进行了研究。结果表明，氩注入导致形成稳定的缺陷（高达750 K的工作温度）被确定为间隙型缺陷团簇和所谓的氩空位复合物。这些特定缺陷的插入在带隙中诱导受主型深能级，从而降低自由载流子迁移率。随着电导率的降低，辐照样品表现出较高的Seebeck系数，保持了薄膜的功率因数。在300 K时，热导率从12 W.m-1.K-1降低到3 W.m-1.K-1，表明缺陷对声子散射的影响。随后的高温退火，在1573 K，导致逐步演变的缺陷：初始集群的间隙演变的好处更小的集群和气泡的形成。因此，自由载流子的数量、电阻率和塞贝克系数几乎恢复，但载流子的迁移率保持较低，热导率下降30%仍然有效（8.5W.m-1.K-1）。这项研究表明，控制缺陷工程与缺陷引入使用惰性气体在热电涂层的照射可以是一个有吸引力的方法，以提高热电材料的品质因数。
2022-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Signature of the topological surface state in the thermoelectric properties of Bi$_2$Te$_3$
基于密度泛函理论对Bi $_2$ Te $_3$薄膜的热电性质进行了从头计算.电导率和热电势计算的基础上的玻尔兹曼方程的扩散限制的运输。体积和表面的输运系数的贡献是分开的一个特殊的投影技术。因此，我们在热电性能的拓扑表面状态显示出清晰的签名。
2013-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Landau quantization and the thickness limit of topological insulator thin films of Sb2Te3
本文报道了用低温扫描隧道显微镜对分子束外延生长的Sb_2Te_3薄膜进行朗道量子化的实验观察。与以往文献报道的体系不同，Sb_2Te_3拓扑绝缘体中的朗道量子化对薄膜中的本征替位缺陷不敏感。结果表明，二维无质量狄拉克费米子系统的表面态具有近似理想的线性能量色散。我们证明了Sb_2Te_3薄膜作为三维拓扑绝缘体的厚度极限为4个五层。朗道能级展宽的机制进行了讨论，增强准粒子寿命。
2011-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit interaction effect in the electronic structure of \BiTe \ observed by angle-resolved photoemission spectroscopy
用角分辨光电子能谱（ARPES）研究了$p$型掺杂\BiTe的电子结构，实验证实了高热电优值的机理.我们的ARPES研究表明，带边位于$Γ$线的布里渊区，这提供了直接的观察，自旋-轨道相互作用是一个关键因素，以了解电子结构和相应的热电性能的\BiTe。连续的时间相关的ARPES测量也表明，在$\underlineΓ$点附近的电子交叉$_F$的类电子带形成后一个小时的分裂晶体。我们解释这些表面状态引起的表面能带弯曲，可能是由于五倍层间距离的变化\BiTe。
2008-03-01 cond-mat.mtrl-sci
