Revealing Phonon Bridge Effect for Amorphous vs Crystalline Metal-Silicide Layers at Si/Ti Interfaces by a Machine Learning Potential
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本研究通过机器学习势揭示Si/Ti界面非晶与晶体金属硅化物层对热传导的影响，发现非晶层在薄时促进传输，而晶体层在厚时更优，且C54相具有更低的热边界电阻。
2025-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Heteroepitaxial growth of high-K gate oxides on silicon: insights from first-principles calculations on Zr on Si(001)
本文用电子结构计算方法研究了Zr在a-Si（001）表面的金属沉积。每个Zr吸附原子的能量作为覆盖率的函数表明，Zr形成硅化物岛，即使在低覆盖率。吸附的Zr对体硅化物ZrSi 2的形成是不稳定的。观察到岛由块状硅化物的结构元素组成，这表明硅化物晶粒将自发形成。
2003-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Metal silicide/poly-Si Schottky diodes for uncooled microbolometers
提出了一种在多晶硅薄膜上形成的硅化镍肖特基二极管<P>作为单片非致冷微测辐射热计红外焦平面阵列的温度传感器。用透射电子显微镜研究了低温合成的硅化镍/多晶硅薄膜的结构和成分。Ni硅化物被识别为由20至40%的Ni 3Si、30至60%的Ni 2Si和10至30%的NiSi组成的多相化合物，在硅化物/多晶Si界面处具有可能少量的NiSi 2含量。肖特基二极管的整流比随温度从22 ℃升高到70 ℃而变化，在80 K时整流比超过1000。发现在室温下，~0.95 eV的势垒控制光电压谱。在80 K下的光电动势谱中观察到一组势垒，并归因于Ni-硅化物/多晶硅界面。电压和电流的温度系数的绝对值被发现从0.3到0.6%/K的二极管的正向偏置和2.5%/K左右的反向偏置。
2013-02-27 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Silicene vs. ordered 2D silicide: the atomic and electronic structure of the Si-$(\sqrt{19}\times\sqrt{19})R23.4^{\circ}$/Pt(111) surface reconstruction
我们讨论了在金属表面上沉积Si后形成2D有序结构的可能性。我们通过一系列的表面科学实验技术和理论计算研究了Si- $(\sqrt{19}\times\sqrt{19})R23.4^{\circ}$ /Pt（111）表面重构的原子和电子结构。该理论实现了一个非常好的协议与实验结果和确证毫无疑问，这一阶段是一个表面合金组成的Si $_3$ Pt四聚体，类似于扭曲的可果美晶格。这些发现使得在Pt（111）和其他过渡金属表面上不可能形成硅烯或锗烯。
2014-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of the thermoelectric figure of merit, within the relaxation time approximation
本研究提出基于VASP和phono3py的从头算框架，结合有限位移法与电子-声子、声子-声子相互作用计算热电优值，在多种材料上验证了有效性，并分析了缺陷和交换关联泛函对结果的影响。
2025-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Multiple types of topological fermions in transition metal silicides
在晶体对称性的保护下，凝聚态系统中可能存在不同于狄拉克和外尔费米子的具有非零Berry通量的奇异无质量费米子激发态，例如具有3倍简并度的自旋1激发态和自旋3/2的Rarita-Schwinger-Weyl费米子。本文利用从头计算密度泛函理论，在考虑自旋轨道耦合（SOC）的情况下，证明了在过渡金属硅化物族CoSi，RhSi，RhGe和CoGe中，这些非常规准粒子与I型和II型Weyl费米子共存.它们的非平凡拓扑结构导致了一系列广泛的费米弧连接这些体激发在侧面的投影，这是证实了CoSi的（010）表面电子光谱。此外，这些稳定的电弧状态存在于费米能级周围的宽能量窗口内，这使得它们在角分辨光电子能谱测量中容易获得。
2017-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Signatures of electronic correlations in iron silicide
金属间化合物FeSi在其电子和磁性自由度中表现出不寻常的温度依赖性，这体现在从低温非磁性半导体到具有居里-外斯（Curie-Weiss）样磁化率的高温顺磁性金属的交叉。关于这种非常规行为的许多建议已经提出，但共识仍然难以捉摸。使用现实的多体计算，我们在这里再现的签名的金属-绝缘体交叉在各种可观的：光谱函数，光学电导率，自旋磁化率，和塞贝克系数。通过与实验的定量一致性验证，我们然后解决潜在的微观图片。我们提出了一个新的方案，其中FeSi是一个带绝缘体在低温下，并通过相关诱导的非相干性随着温度的升高而金属化。我们解释说，紧急的不相干性是与解锁铁波动的时刻，这几乎是温度无关的短时间尺度。最后，我们提出了明确的建议，以提高热电性能的FeSi基系统。
2012-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Formation of Nickel-Platinum Silicides on a Silicon Substrate: Structure, Phase Stability, and Diffusion from Ab initio Computations
用从头算方法研究了Ni（Pt）硅化物在Si（001）表面的形成.在沉积与Pt合金化的Ni覆盖层之后，计算揭示Ni原子快速扩散到Si晶格中，这导致最初形成Ni2Si。同时发现Si原子扩散到金属覆盖层中。Ni2Si向NiSi的转变可能通过空位辅助扩散机制进行。硅原子是主要的扩散物种在这一转变，迁移从Si衬底通过生长NiSi层到Ni2Si。Pt原子在Ni2Si中具有低溶解度，并且优选NiSi晶格中的Si位点，从而稳定NiSi相。Pt的扩散系数低于Ni。此外，Pt原子具有向界面偏析的趋势，从而充当扩散屏障。
2013-08-12 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of thin magnetic transition-metal silicide films on Si(001)
为了将硅技术与磁系统的功能相结合，已经提出了许多铁磁（FM）材料用于制造金属/半导体异质结。在这项工作中，我们提出了一个系统的研究与Si表面接触的几种候选材料。采用密度泛函理论计算了赝晶类CsCl $M$ Si（$M$ =Mn，Fe，Co，Ni）薄膜和Si（001）上的Heusler合金$M_2$ MnSi（$M$ =Fe，Co，Ni）薄膜的热力学稳定性和磁性。我们的计算表明，Si-终止的$M$ Si膜在外延过程中是积极的，因为它最大限度地减少了在表面断裂键的能量成本。此外，我们可以解释计算的$M$ Si薄膜的热力学稳定性的趋势方面的$M$ -Si键强度和$M$ 3d轨道占领。从我们的计算中，我们预测，FeSi和NiSi薄膜是FM具有相当大的自旋磁矩在Mn原子，而FeSi和NiSi薄膜是双磁性的。然而，CoSi薄膜显示巡回铁磁性。对于具有Heusler型结构的$M_2$ MnSi薄膜，MnSi终端具有最高的热力学稳定性。在FM基态，计算出的强度之间的有效耦合的磁矩在同一层内的Mn原子的近似尺度与测量的居里温度的散装$M_2$ MnSi化合物。特别地，Co $_2$ MnSi/Si（001）薄膜具有如在体中的稳健FM基态，并且被发现对于相分离成CoSi/Si（001）和MnSi/Si（001）膜是稳定的。因此，这种材料可能用于FM-Si异质结，值得进一步的实验研究。
2005-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectricity in correlated narrow-gap semiconductors
我们回顾了多体效应，它们的微观起源，以及它们对相关窄隙半导体热电性的影响。这一类的成员-如FeSi和FeSb $_2$ -在各种可观测量中显示出不寻常的温度依赖性：在低温下以大的热电势绝缘，它们在比它们的间隙尺寸小得多的温度下变成坏金属。这种绝缘体到金属的交叉伴随着光谱重量转移在大能量的光学电导率和从激活的居里-外斯的磁化率的行为逐渐过渡。我们回顾了对这些现象的理解，讨论了与重费米子近藤绝缘体的关系-如Ce $_3$ Bi $_4$ Pt $_3$，我们提出了新的结果-并提出了顺磁绝缘体的一般分类。从后者FeSi出现作为轨道选择性近藤绝缘体。专注于金属间化合物，如硅化物，锑化物，方钴矿，和Heusler化合物，我们展示的成功和挑战的现实模拟的输运性质存在的电子相关性。此外，我们注意到新的途径，其中电子相关性可能有助于改善热电性能。
2018-02-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Semi-metals as potential thermoelectric materials: case of HgTe
最好的热电材料被认为是重杂质半导体。带隙的存在被认为是必不可少的，以实现大的热电功率因数和品质因数。在这项工作中，我们研究碲化汞作为一个例子半金属具有竞争力的热电性能。我们采用从头计算与混合交换相关泛函精确地描述电子能带结构结合玻尔兹曼输运理论来研究电子输运性质。我们表明，本征碲化汞，其电子和空穴的质量有很大的差距，半金属，具有较高的热电功率因数，是最知名的热电材料相媲美。我们还使用第一性原理计算计算晶格热导率，并评估整体品质因数。最后，我们制备了半金属碲化汞样品，并表征了它们的输运性质。结果表明，理论计算与实验数据吻合较好
2018-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Strain induced large enhancement of thermoelectric figure-of-merit ($ZT\sim 2$) in transition metal dichalcogenide monolayers ZrX$_2$ (X= S, Se, Te)
二维IV族过渡金属二硫属化物具有令人鼓舞的热电应用，因为它们的电子和晶格性质可以用应变来操纵。本文采用第一性原理方法研究了ZrX $_2$（X = S、Se、Te）的热电参数，如电导率、Seebeck系数、电驰豫时间以及模式对晶格热导率的贡献。我们的计算表明，由于拉伸应变，功率因数增加，同时降低晶格热导率，从而提高热电优值。拉伸应变使带隙变宽，这对应于更高的功率因数。晶格热导率由于面外声子模的硬化而降低，从而降低非谐散射寿命并增加热电优值。
2020-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of rare earth filled type-I like Clathrate, Dy8Al16Si30
已知具有笼状结构的I型笼形物对于热电应用是重要的，因为笼可以填充有导致降低的热导率的客体原子。在I型笼形物中，Si基合金与高温应用相关，最重要的是因为它们由地球丰富的元素制成。与二价碱金属离子相比，镝（Dy）由于其大质量和小尺寸而被选择作为客体原子。采用纯元素电弧熔炼法合成了Dy 8Al 16 Si 30（DAS）合金，并在780 K下退火7天。使用XRD和SEM进行的结构表征表明存在二元和三元硅化物，DySi 2，DyAl 2Si 2以及Al固溶体和Si。相混合物即使在退火后也保持不变。显微组织具有典型的枝晶结构和枝晶间相，表明电弧熔化后缓慢的液态转变。的塞贝克系数被发现是积极的，p型，并随着退火前后的温度升高而增加。电阻率被发现是低的，在整个温度范围内，2至10微欧姆米，并随着温度的升高而增加。在所制备的状态下的功率因数被发现是更高的在所有温度范围内的300 K至700 K相比，退火状态。然而，已经发现热传导率在退火时从100 W/m K的异常高的值降低到50 W/m K。
2015-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity at 3.1 K in the orthorhombic ternary silicide ScRuSi
报道了三元等原子化合物ScRuSi的合成、晶体结构、超导电性和物理性质的表征。采用电弧熔炼法制备了ScRuSi多晶样品。通过粉末X射线衍射分析，确定所制备的样品为正交晶系Co2 P型o-ScRuSi。电阻率测量表明o-ScRuSi是一种在低于3.1K的Tc下超导的金属，其上临界场μ 0 Hc 2（0）估计为0.87T。的磁化强度和比热测量证实了散装II型超导o-ScRuSi，与特定的热跳BCS弱耦合限制内。o-ScRuSi是第一个含钪的Co2 P型超导体。在1273 K退火一周后，o-ScRuSi转变为六方Fe_2 P型h-ScRuSi，后者是一种Pauli顺磁金属，在1.8 K以上没有观察到超导性。
2017-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topological Thermoelectricity in Metals
最近发表的发现，声学和光学模式反转的声子谱的某些金属成为第一个现实的例子，非相互作用的拓扑玻色子激发在现有的材料。然而，这种拓扑声子相位的可观察的物理和技术用途仍然不清楚。在这项工作中，我们提供了一个强有力的理论和数值证据表明，对于一类金属化合物（称为三相点拓扑金属），在声子谱中的点，其中三个（两个光学和一个声学）声子模式（带）交叉，代表一个定义明确的拓扑材料相，其中托管金属具有非常强的热电响应。由于这些拓扑声子带交叉点而出现的三相点玻色子集体激发显著抑制了晶格热导率，使得此类金属具有声子玻璃状。同时，这些金属中存在的拓扑三重点和Weyl费米子准粒子激发产生良好的电输运（电子晶体），并导致费米能级附近的电子态密度局部增强，这大大提高了热电势。这种“声子玻璃”和“电子晶体”的结合是金属中高热电性能的关键。我们称这些材料为拓扑热电金属，并提出了几个新预测的化合物为这个阶段（TaSb和TaBi）。我们希望这项工作将引导物理学和材料科学的研究人员详细研究电子材料中的拓扑声子相，以及这些相在许多日常技术应用中引入热电材料的新颖和更有效使用的可能性。
2018-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Properties of Intermetallic Semiconducting RuIn3 and Metallic IrIn3
报道了半导体RuIn 3和金属IrIn 3的低温（<400 K）热电性能。RuIn 3是一种窄带隙半导体，在室温下具有大的n型Seebeck系数（S（290 K）~400 μV/K），但由于电阻率和热导率较高（κ（290 K）~ 2.0 W/m K），热电优值（ZT（290 K）= 0.007）较小。IrIn 3是一种在室温下具有低热电势（S（290 K）~20 μV/K）的金属。钌位置上的铱取代对输运性质具有显著影响，这导致功率因数和相应的品质因数（ZT（380 K）= 0.053）的大的改善，从而将材料的效率提高了超过一个数量级。
2013-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Phase stability of hafnium oxide and zirconium oxide on silicon substrate
采用第一性原理和热力学模型研究了Hf-Si-O和Zr-Si-O的相稳定性。从所获得的热力学描述，相图相关的薄膜加工计算。我们发现，金属硅酸盐相对于其二元氧化物的相对稳定性在硅化物形成中起着关键作用。结果表明，HfO $_2$ /Si和ZrO $_2$ /Si界面在很宽的温度范围内都是稳定的，硅化物在较低的温度下形成，部分形成于HfO $_2$ /Si界面。
2007-08-31 cond-mat.mtrl-sci
An ab initio approach to understand the structural, thermophysical, electronic, and optical properties of binary silicide SrSi2: A double Weyl semimetal
大量的迄今未开发的弹性，热物理，声学和光电性能的双外尔半金属SrSi 2的研究已经在这项研究中。采用基于密度泛函理论（DFT）的方法。计算的弹性参数的分析表明，SrSi2是一种机械稳定，韧性，适度加工，和相对较软的材料。该化合物被预测为动态稳定的，并具有显着的金属键。热物理性质的研究，即，德拜温度，格吕奈森参数，声学参数，熔化温度，热容，热膨胀系数，和占主导地位的声子模式也表明软本质的SrSi 2。电子能带结构的计算没有和有自旋轨道耦合揭示了半金属的性质与明确的外尔节点接近费米能级。电子色散是各向异性的，其特征在于在布里渊区内几乎平坦和线性的区域。在不同的光子能量的光学参数进行了研究。SrSi 2在包括可见光区域的扩展能量范围内显示出优异的非选择性反射光谱，这意味着所研究的化合物具有用作高效太阳能反射器的显著潜力。SrSi2非常有效地吸收紫外光。该化合物在低能量下也具有高折射率。所有这些光学特征在光电子器件应用中都是有用的。
2022-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Excellent Thermoelectric and Piezoelectric Properties of Differently Stacked Layers of Two-Dimensional Transition Metal Dinitride HfN2
二维（2D）过渡金属二氮化物（HfN 2）的光电、压电和热电性能已被研究。采用密度泛函理论和玻尔兹曼输运方程对HfN 2的单层和双层结构进行了研究。具有不同堆积层（AA和AB）的HfN 2双层膜显示出不同的电子性质。该材料的光学性质表明它在紫外（UV）区是非常好的吸收剂，因此可以用作UV光电探测器和光伏器件中的吸收层。该材料的压电性能也表现出良好的行为，双层的压电应力和应变张量分别为8.97*（10）^（-10）C/m和12.59 pm/V。AB叠层的压电张量最大。在900 K的ZT值为0.8也是最高的双层AB堆叠HfN 2。该材料的压电和热电参数的这些高值表明该材料将是作为热电能量收集装置以及机械应力传感器或致动器的极好选择。
2020-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Small compressive strain induced semiconductor-metal transition and tensile strain enhanced thermoelectric properties in monolayer $\mathrm{PtTe_2}$
采用广义梯度近似（GGA）和自旋轨道耦合（SOC）方法分别研究了双轴应变对单层$\mathrm{PtTe_2}$电子结构和热电性能的影响.计算结果表明，小的压应变（约-3\%）就可以诱导超导体向金属的转变，这在实验上是容易实现的。未应变的$\mathrm{PtTe_2}$的导带收敛，可以通过压缩和拉伸应变。拉伸应变可以通过改变价带峰的位置引起价带会聚，从而提高Seebeck系数，有利于提高功率因数。结果表明，拉伸应变也会降低晶格热导率，在室温下，拉伸应变为4%时，晶格热导率比未拉伸应变时降低约19%.考虑到拉伸应变对$ZT_e$的影响和晶格热导率，拉伸应变确实可以提高p型热电转换效率。我们的研究结果表明，在$\mathrm{PtTe_2}$应变工程的应用在电子和热电的潜力。
2016-11-13 cond-mat.mtrl-sci
A Structural Phase Transition in Ca3Co4O9 Associated with Enhanced High Temperature Thermoelectric Properties
随温度变化的电阻率，晶体结构和热容的测量揭示了电阻率下降和金属到半导体的转变对应于一阶结构相变在400 K附近的Ca 3Co 4 O 9。晶格参数c随温度的升高而平稳变化，而a、b1和b2晶格参数在~ 400 K时出现异常。Ca_2CoO_3和CoO_2层在~ 400 K以上发生变形，这与金属到半导体的输运行为变化有关。在磁场下测量电阻率和热容随温度的变化表明，自旋对这种转变的贡献很小。与从金属到半导体行为的第一级相变相关的降低的电阻率增强了高温下的热电性能，并指出金属到半导体的转变是高温热电氧化物中改善ZT的机制。
2012-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric studies of electronic properties of ferromagnetic GaMnAs layers
研究了铁磁Ga（1-x）Mn（x）As外延层（0.015<x<0.06）在宽温度范围内的热电功率、电导率和高场霍尔效应。热电功率分析给出了关于具有金属和非金属类型导电性的层中的载流子传输机制的信息，并允许确定费米能量和载流子浓度。在高温下（T>70 K），GaMnAs的热电势随温度的升高而线性增加。这表明存在简并空穴气，其费米能EF=220 ± 25 meV，几乎与Mn含量无关（0.02<x<0.05）。在较低的温度下，具有金属型导电性的GaMnAs层显示出对热电功率的额外贡献，其最大值接近居里温度。表现出绝缘电性能的层在低温下表现出1/T型的热电功率增加。
2004-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic study of an ideal metal/thermoelectric contact: the full-Heusler/half-Heusler interface
Half-Heusler合金如（Zr，Hf）NiSn金属间化合物是用于将废热转换为电能的重要热电材料。在半赫斯勒材料和金属接触之间的热界面处降低电阻率对于器件性能是至关重要的，然而这在实践中尚未实现。最近的实验工作表明，半赫斯勒和全赫斯勒化合物之间的相干界面可以形成由于过渡金属原子扩散到空的半赫斯勒晶格的子晶格。我们从理论上研究这样的接口使用第一性原理为基础的方法，结合{ \it从头计算与宏观建模的结构和电子性质。我们发现，原型界面HfNi $_2$ Sn/HfNiSn提供非常低的接触电阻率和几乎欧姆行为在很宽的温度范围和掺杂水平。考虑到这些界面在很宽的温度范围内保持稳定的潜力，我们的研究表明，全Heusler可能为半Heusler提供近乎理想的电接触，可用于高效的热电发电机设备。
2018-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Unusual thermoelectric behavior of packed crystalline granular metals
松散堆积颗粒材料是目前研究的热点。电和热输运性质应该反映颗粒结构以及内在性质。我们压制了结晶$CaAl$基金属颗粒，并在15 - 300 K范围内研究了电阻率和热电功率随温度的变化（$T$）。这两个属性显示三个制度作为温度的函数。应当指出：（i）电阻率在15 K和235 K之间连续降低;（ii）具有各种依赖性，例如，在低$T$下的$\simeq$ $T^{-3/4}$，而（iii）热电功率（TEP）为正;（iv）在60 K附近显示凸点;以及（v）在低温下呈现相当不寻常的温度依赖性平方根。有人认为，这三个制度表明几何和热过程之间的竞争，其中一个理论似乎是失踪的情况下，TEP。微量化学分析结果也报告表明，这种二元合金的相图perimetracious错综复杂的固有的复杂的微观结构。
2004-12-13 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Study of Metallic-atom Diffusion in Thermoelectric Material Mg$_3$Sb$_2$
通过第一性原理计算，研究了Mg$_3$Sb$_2$中金属原子杂质的扩散行为，发现Ni和Cu具有低扩散能垒，为热电装置开发提供关键知识。
2025-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion theory of electrical contact resistance of "thermoelectric superlattice metal" couple
本文提出了热电超晶格（TES）-金属偶接触电阻的严格扩散理论，估计了传统抛物谱热电材料和Fivaz模型描述的超晶格接触电阻的极限。
2022-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lateral transition metal dichalcogenide heterostructures for high efficiency thermoelectric devices
本文在多尺度量子输运框架下研究了横向TMDC异质结构的热电性能，发现其能带排列可显著提升ZT值和功率因子，为开发超高效平面热电器件开辟了新途径。
2020-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Electric and thermoelectric transport in graphene and helical metal in finite magnetic fields
我们研究了在随机分布的杂质存在下，拓扑绝缘体和石墨烯的表面态的电学和热电输运性质。在有限杂质强度下，数值计算了输运系数随栅电压、磁场和杂质势的变化关系。在零杂质极限（洁净极限）下，导出了热电势磁振荡峰值的解析结果。类似于传统的二维电子气，在清洁极限下，峰值具有普适性。与石墨烯不同，在拓扑绝缘体中，电子自旋与其动量的耦合导致输运系数依赖于旋磁比（$g$）。我们将我们的结果与石墨烯上的数据进行比较，并确定由于磁电耦合而在拓扑绝缘体中预期的独特签名。
2011-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Metal to insulator transition, colossal Seebeck coefficient and ultralow thermal conductivity in solution-processed monodispersed nickel nanoparticles
我们在这里报告金属到绝缘体的转变，巨大的塞贝克系数和超低的热导率（其体积值的0.0057分之一，显着小于许多众所周知的热电材料和硅，显示在热电，电子和光子学的散热的潜在应用）在单分散的良好特征的Ni纳米粒子。因此，热电功率因数和品质因数显着增强相比，他们的散装对应。有趣的是，已经观察到从金属到半导体到最终电绝缘行为的系统交叉，大的负电阻温度系数和n型导电到p型导电的颗粒尺寸减小。这些结果主要归因于金属/有机物界面的形成、局域电子密度的增强以及各种缺陷对电子和声子的多尺度散射。因此，这项研究将开辟一条新的途径，使更好的热电通过纳入这样的纳米粒子在半导体主机。
2020-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Materials design criteria for ultra-high thermoelectric power factors in metals
本研究针对金属塞贝克系数低不适合热电材料的问题，通过玻尔兹曼输运模拟与多带模型，提出实现超高热电功率因子的三项材料设计准则，推广了无带隙材料中输运不对称性提升功率因子的概念。
2025-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Theory of enhancement of thermoelectric properties of materials with nanoinclusions
基于金属/半导体界面能带弯曲作为电子的能量过滤器的概念，我们提出了一个理论，用于增强具有金属纳米夹杂物的半导体材料的热电性能。我们表明，塞贝克系数可以显着增加，由于强烈的能量依赖的电子散射时间。通过包括声子散射，我们发现，由于电子散射的增强ZT是重要的高掺杂，而在低掺杂，这主要是由于声子热导率的降低。
2008-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Weyl points enabling significant enhancement of thermoelectric performance in an antiferromagnetic van der Waals metal GdTe3
Key Laboratory of Material Physics, Ministry of Education, School of Physics, Zhengzhou University（郑州大学物理学院教育部材料物理重点实验室）；Department of Physics, State key laboratory of quantum functional materials, and Guangdong Basic Research Center of Excellence for Quantum Science, Southern University of Science and Technology (SUSTech)（南方科技大学物理系量子功能材料国家重点实验室和广东省基础研究中心量子科学卓越中心）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学先进微结构协同创新中心）
研究通过磁场诱导拓扑转变，发现GdTe3在13.5T磁场下功率因数达18846μW m⁻¹ K⁻¹，热电性能提升显著，揭示韦尔点对热电增强的贡献。
2026-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Defect induced structural and thermoelectric properties of Sb2Te3 alloy
报道了金属和半导体Sb_2Te_3的结构和热电性质。X射线衍射和拉曼光谱研究表明，半导体样品具有较高的缺陷密度。强调了可能的缺陷的性质和起源。半导体Sb_2Te_3中存在大量的缺陷，这些缺陷作为散射中心，导致电阻率、热电势和功率因数的增加。热电势数据表明合成样品的p型性质。它是证明，表面状态往往是混合与体状态，引起金属性在Sb2Te3。讨论了不同散射机制对Sb_2Te_3热电性能的影响。
2015-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous thermoelectric effects and quantum oscillations in the kagome metal CsV$_3$Sb$_5$
可果美金属化合物$A$ V $_3$ Sb $_5$（$A$ = K、Rb和Cs）具有丰富的现象，包括非平凡能带拓扑、电荷密度波（CDW）和超导性。一个有趣的性质是在没有局部矩的CDW态中的时间反演对称性破缺，这导致异常的输运响应。本文报道了高质量CsV $_3$ Sb $_5$单晶的磁热电效应。在低于30K的温度下，观察到一个很大的反常能斯特效应.在强磁场下，能斯特和塞贝克信号的量子振荡揭示了具有小有效质量的多重费米面。此外，我们发现了一个未知的频率，并将其归因于两个较小的费米面的磁击穿。大约20毫电子伏的差距可以解决的击穿阈值字段，我们建议引入的CDW。这些结果揭示了CDW相关的现象，特别是在$A$ V $_3$ Sb $_5$化合物。
2021-11-11 cond-mat.mtrl-sci
NiSi$_2$ as seed layer for epitaxial growth of NiAl and Cr on Si(001)
本文提出 NiSi$_2$ 作为 Si(001) 上金属外延生长的种子层，验证了其对 NiAl 和 Cr 的模板作用，使 Cr 从多晶转为单晶，为半导体工业外延材料生长提供新途径。
2025-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Large thermoelectric power factor of high-mobility 1T'' phase of transition-metal dichalcogenides
近年来对单层过渡金属二硫属化合物的实验研究表明，这类化合物不仅存在1H相，而且存在许多具有独特物理性质的亚稳相。本文采用第一性原理计算和玻尔兹曼输运理论，以1T "相为研究对象，系统地研究了MX2（M = Mo，W; X = S，Se，Te）的电子结构和输运性质.其中，只有三种钼化合物在K点处具有较小的直接带隙，这是由于八面体配位畸变[MoS6]所致。对于这三种情况，室温下MoSe 2的空穴载流子迁移率估计为690 cm^2/Vs，远高于其他两种MoX 2。因此，适度的载流子有效质量和弱的电子-声子耦合的组合导致了MoSe 2优异的输运性能。MoSe 2的塞贝克系数在室温下也高达300 10 ^-6 V/K。由于迁移率T ^-1.9与温度有关，且低温下具有较高的塞贝克系数，因此发现MoSe 2在中低温范围内具有较大的热电功率因数，约为6 × 10 ^-3 W/mK ^2。本研究结果表明，1T "MoSe 2可能是一个很好的候选热电材料。
2019-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Possible high thermoelectric power factor in alkali-metal-intercalated BC$_3$: anisotropic multiple valleys originating from the van Hove singularity of graphene
本文理论预测碱金属插层BC3可实现高热电功率因子，源于石墨烯范霍夫奇点分裂产生的各向异性多谷，并通过钾插层抑制层间耦合保留有利电子结构。
2025-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Topology-Directed Silicide Formation: An Explanation for the Growth of C49-TiSi$_2$ on the Si(100) Surface
Leiden University（莱顿大学）；Advanced Research Center for Nanolithography（先进纳米光刻研究中心）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
本研究通过DFT计算揭示了Si(100)表面C49-TiSi₂的生长机制，阐明了表面拓扑对TiSi₂形成过程的关键作用。
2026-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of metal-semiconductor percolation composites
Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University（尤里·费多科维奇切尔诺维茨国立大学）；University of Massachusetts Lowell（马萨诸塞大学洛厄尔分校）
本研究分析含随机金属内含物的半导体复合材料的热电性质，发现其受渗流转变影响，阈值附近功率因子与热电优值依赖于内含物浓度和排布，确定了提升实际复合材料功率因子的有利区间。
2026-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Investigation of thermoelectric properties of half-metallic Co2 MnGe by using first principles calculations
将第一性原理计算得到的电子结构与Boltzmann输运理论相结合，研究了Co $_{2}$ MnGe Heusler化合物的电子、磁性和输运性质。态密度图，色散曲线和总能量的顺磁和铁磁（FM）相清楚地显示了半金属FM基态的化合物的间接带隙约400 meV的少数自旋通道。它具有等于5 $μ_{B}$的磁矩整数值。在FM相位中，由于存在沿X到$Γ$方向的几乎平坦的导带，对于下自旋电子，获得了非常大的Seebeck系数（S）值（$\sim$ 550 $μ$ V/K）。用双电流模型求出了总S，其值约为10 $μ$ V/K。Seebeck系数、电阻率和电子热导率的计算值与实验结果吻合较好。
2014-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Controlling the thermoelectric effect by mechanical manipulation of the electron's quantum phase in atomic junctions
在原子金属结两端产生的热电电压（即，其中一个或几个原子连接两个金属电极的纳米结构）响应于电极之间的温度差，这是由在被周围缺陷散射后多次穿过结的电子的量子干涉引起的。在这里，我们报告成功地调整这种量子干涉，从而控制热电电压的大小和符号，通过施加机械力，使结变形。所观察到的热电电压的切换是可逆的，并且可以循环多次。我们的从头算和半经验计算阐明了量子干涉调谐的详细机制。我们表明，施加的应变改变了电子的量子相位通过的交界面的最西边的一部分，从而修改了电子在设备中的量子干涉。调谐量子干涉导致电子传输共振的能量转移，这会影响热电电压。这些实验和理论研究表明，Au原子结可以根据需要表现出正和负的热电电压，并证明了量子干涉效应在原子尺度金属纳米结构中的重要性和可调谐性。
2017-08-17 cond-mat.mtrl-sci
The structures and thermoelectric properties of the infinitely adaptive series (Bi2)m(Bi2Te3)n
报道了由六方Bi_2和Bi_2 Te_3块体堆积而成的（Bi_2）_m（Bi_2 Te_3）_n同系化合物的结构和热电性能。该系列的末端成员是金属Bi和半导体Bi 2 Te 3;该系列的9个成员已被研究。这些结构形成了一个无限自适应序列，并基于调制结构方法给出了统一的结构描述。所合成的样品具有从Bi 2 Te 3的n型到富含Bi 2嵌段但存在一些Bi 2 Te 3嵌段的相的p型，再到Bi金属的n型的热电势（S）。Bi金属的热电功率因数（S2/rho）最高（在130 K时为43 μ W/K2 cm），其次是Bi 2 Te 3（在270 K时为20 μ W/K2 cm），而Bi 2 Te（m：n = 5：2）和Bi 7 Te 3（m：n = 15：6）分别具有9 μ W/K2 cm（在240 K时）和11 μ W/K2（在270 K时）。报道了用Sb和Se掺杂Bi_2Te的研究结果。
2007-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Properties of Antiperovskite Calcium Oxides Ca3PbO and Ca3SnO
我们报告的热电性能的多晶样品Ca 3 Pb 1-xBixO（x = 0，0.1，0.2）和Ca 3SnO，都在立方反钙钛矿型结构结晶。Ca 3SnO样品具有金属电阻率，室温下其热电势接近100 uV K-1，导致Ca 3SnO的热电势功率因数大于Ca 3 Pb 1-xBixO。的霍尔和索末菲系数的基础上，Ca 3SnO样品被发现是一个p型金属的载流子密度为~1019 cm-3，迁移率为~80 cm 2 V-1 s-1，都相当于那些在简并半导体，和一个适度大的空穴载流子有效质量。在Ca 3SnO中观察到的适度高的迁移率和大的有效质量的共存，以及在k空间中的低对称点处可能出现具有小带隙的多路电子结构，表明反钙钛矿Ca氧化物具有作为热电材料的强大潜力。
2016-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Sharp enhancement on thermoelectric figure-of-merit of post-transition metal chalcogenides (PTMCs) using heterostructures with Mexican-hat valence band
后过渡金属硫族化合物（PTMCs）如GaSe、GaS、InSe和InS已被提出作为有前途的热电材料，这是由于低晶格电导率、高塞贝克系数以及期望当减薄到几层时其优值（figure of merit）随着能带结构转变为墨西哥帽价带（MHVB）而改善。在这里，我们表明，从头计算的MHVB应该存在，即使在厚膜的InSe/GaSe II型异质结构，和50%的增强在室温下的热电系数的优值zT预期相比，散装InSe。
2022-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Investigating the high-temperature thermoelectric properties of n-type rutile TiO$_2$
过渡金属氧化物由于其稳定性、丰富性和低毒性而被认为是用于收集高温废热的有前途的热电材料。尽管它们具有典型的强离子特性，但它们可以表现出令人惊讶的高功率因数$σS^2$，例如在n型SrTiO $_3$中。因此，值得研究可能超过SrTiO $_3$性能的其它过渡金属氧化物。本文研究了n型金红石型TiO $_2$的热电性能，它是氧化钛中最稳定的相，温度可达2000 K。通过从头计算得到的电子结构，而强大的电子-声子相互作用和缺陷状态的突出特点是使用少量的参数建模。的理论结果进行了比较，从文献中的实验数据丰富，在很宽的载流子浓度范围内产生非常好的协议。这验证了金红石型TiO $_2$的带导假设，并允许高温热电性能的预测。
2019-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of junctions between metal and models of strongly correlated semiconductors
我们研究了金属与强关联半导体之间的结的热电势。无论是在电子铁电制度和近藤绝缘体制度的热电优值，ZT，这些结相比，与普通的半导体。通过在界面处插入一个或两个不同于本体的原子单层，适当选择稀土元素，可以在低温下达到非常高的ZT值。作为热电器件的结的潜力进行了讨论。
2003-09-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First Principles Study of Zn-Sb Thermoelectrics
本文报道了第一性原理LDA计算$β$ -Zn $_{4}$ Sb $_{3}$的电子结构和热电性质.该材料被发现是一种低载流子密度金属，具有复杂的费米表面拓扑结构和霍尔浓度对能带填充的非平凡依赖性。的能带结构是相当共价的，与良好的载流子迁移率的实验观察一致。带填充的变化的计算被用来提取的掺杂水平（带填充）从实验霍尔数。在这个能带填充，这实际上对应于0.1电子每22个原子晶胞，计算的热电势和它的温度依赖性是在很好的协议与实验。金属材料中的高塞贝克系数是显著的，并且部分地起因于实验带填充附近的费米学的强能量依赖性。改进的热电性能预测为较低的掺杂水平，对应于较高的Zn浓度。
1997-09-22 cond-mat.mtrl-sci
High pressure effect on structure, electronic structure and thermoelectric properties of MoS$_2$
基于第一性原理密度泛函理论和Boltzmann输运理论，系统研究了高压对2 H-MoS $_2$的结构、电子结构和输运性质的影响.我们的计算表明，在25 GPa左右的结构变化率的各向异性消失，与实验数据一致。可以看到从范德华（vdW）到共价键的转换。同时，从能带结构计算，从半导体到金属的转变发生在25 GPa。我们的运输计算还发现压力增强的电导率和热电优值在很宽的温度范围内的显着值。本研究为利用静水压力提高MoS $_2$及其它过渡金属二硫属化合物的热电性能提供了一条新的途径。
2012-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Effects of metals (X = Pd, Ag, Cd ) on structural, electronic, mechanical, thermoelectric and hydrogen storage properties of LiXH$_3$ perovskites
本研究基于第一性原理模拟，采用WIEN2K代码分析LiXH₃（X=Pd、Ag、Cd）钙钛矿氢化物的多类性能，验证其结构与热力学稳定性，为这类材料的储氢应用探索提供了首个理论依据。
2024-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of junctions between metal and strongly correlated semiconductor
我们提出了一个结的金属和稀土化合物半导体作为一个可能的有效的低温热电器件的基础。如果在界面处放置不同于本体的稀土原子的覆盖层，则可以在低温下达到非常高的品质因数ZT值。这是由于载流子在窄能量范围内穿过结的透射系数的急剧变化，这与覆盖层f轨道的局部特性内在地联系在一起。
2000-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermoelectric signals of state transition in polycrystalline SmB6
近藤拓扑绝缘体SmB 6引起了凝聚态物理界的广泛关注。在SmB 6中观察到了许多独特的电子性质，包括低温电阻率异常、一维电子输运和二维费米面。在这里，我们报告的热电输运性质的多晶SmB 6在一个广泛的温度从300 K到2 K。在12 K附近观察到了Seebeck系数S随温度变化的反常转变，从S（T）~ T-1转变为S（T）~ T。这种转变表明导电性从3D金属体态到具有绝缘体态的2D金属表面态的转变。我们的研究结果表明，热输运测量可以用来表征拓扑绝缘体的状态转变。
2016-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Insulator-to-metal transition and large thermoelectric effect in La$_{1-x}$Sr$_{x}$MnAsO
我们报道了反铁磁绝缘体LaMnAsO中的Sr替代效应。在合成条件下，Sr掺杂极限为$x\sim$ 0.10，如通过X射线衍射所显示的。在Sr掺杂时，室温电阻率下降了五个数量级，下降到$\sim$ 0.01 $Ω\cdot$ cm，并且电阻率的温度依赖性对于$x\geq$ 0.08基本上显示出金属行为。Hall和Seebeck测量一致地证实绝缘体到金属的转变是由于空穴掺杂。引人注目的是，金属样品的室温塞贝克系数高达$\sim240 μ$ V/K，使该系统作为热电应用的可能候选者。
2011-11-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Impressive optoelectronic and thermoelectric properties of two-dimensional XI$_2$ (X=Sn, Si): a first principle study
二维金属卤化物由于其电子学和光电学性质而受到越来越多的关注。近年来，由于金属卤化物单层膜具有超低的晶格电导率、高的Seebeck系数和品质因数，研究者们对金属卤化物单层膜的热电性能产生了浓厚的兴趣。本文利用密度泛函理论和Boltzmann输运方程研究了XI $_2$（X=Sn和Si）单分子膜的热电和光电性质。通过原子位置弛豫优化了结构参数。SnI $_2$和SiI $_2$单分子膜均具有优异的热电和光学性能。对于SnI $_2$，观察到2.06 eV的间接带隙，并且在4.68 eV处发现吸收峰。为此，已计算出600K下p型掺杂的最高ZT值为0.84。类似地，对于SiI $_2$，观察到1.63 eV的相对低的间接带隙，并且在4.86 eV处获得吸收峰。计算得到SiI $_2$在600 K时的ZT乘积为0.87。这两种晶体具有高的吸收率和ZT值，表明它们可以作为光电和热电器件的有希望的候选者。
2020-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Promising High Temperature Thermoelectric Performance of Alkali Metal-based Zintl phases X$_2$AgY (X = Na, K; Y = Sb, Bi): Insights from First-Principles Studies
本研究利用第一性原理方法发现碱金属基Zintl相X$_2$AgY (X = Na, K; Y = Sb, Bi)因晶格非简谐性等具有极低晶格热导率，在700 K下展现出高达2.1的热电优值，为高性能热电材料设计提供了新方向。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci
