Thermoelectric properties of a weakly coupled quantum dot: enhanced thermoelectric efficiency
研究了在库仑阻塞条件下，弱耦合于两个电子库的多能级量子点的热电系数。给出了功率因数和品质因数的详细计算和解析表达式。我们将我们的兴趣限制到连续能级之间的能量分离比热能大得多的极限（即，量子极限），我们报告了一个巨大的增强的品质因数由于违反Wiedemann-Franz法律时，声子冻结。我们指出了零维电子和声子对热导的贡献的相似性。这两种贡献都表现出激活行为。我们的研究结果表明，电子和声子限制效应的控制可以导致纳米结构具有改善的热电性能。
2010-09-21 cond-mat.mes-hall
Magneto-thermoelectric current induced by phonon drag in low-dimensional junctions
本文研究了在外加直流磁场作用下低维结中热流的分裂。结是半导体C的窄的单原子层条（或纳米管）与金属条N（C/N结）之间的交叉。外部热源将非平衡（NE）声子、电子和空穴注入C中，然后它们沿C/N结的方向传播。大部分热量由NE声子携带，它们沿着C拖曳额外的电子和空穴激发。在C/N结附近，洛伦兹力将电荷载流子从C拉到N，从而沿着N感应出大量的横向磁热电电流（MTEC）。
2013-10-04 cond-mat.mes-hall
Room-temperature transport properties of spin-orbit coupled Fermi systems: Spin thermoelectric effects, phonon skew scattering
本文总结了我们最近对自旋轨道耦合下金属薄膜输运系数随温度变化的研究结果。我们的重点是（i）自旋能斯特和热Edelstein效应，和（ii）声子斜散射的贡献的自旋霍尔电导率，这是相关的自旋霍尔角的温度依赖性。根据参数，后者预计将显示出非单调的行为。
2016-09-02 cond-mat.mes-hall
Photon-phonon-assisted thermoelectric effects in the molecular devices
我们考虑一个与声子模相互作用的单能级量子点，量子点与金属引线弱耦合，金属引线受到随时间变化的栅极电压。电导，热电势，和品质因数进行了详细研究，使用Tien-Gordon型速率方程。在微波场的存在下，电导表现出额外的峰，其高度由微波场的大小控制。此外，热电势的振荡增加的存在下的时间依赖的栅极电压或电子-声子相互作用。研究了电子-声子相互作用、微波场、温度和库仑相互作用对品质因数的影响。
2012-10-27 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Nonreciprocity in Electron-Phonon Interaction Driven Thermoelectric Diodes
Guangzhou University（广州大学）；Southeast University（东南大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
研究电子-声子相互作用驱动热电二极管中由声子发射与吸收概率不对称及结构反射不对称引起的内在非互易性，揭示其导致的新型热电效应和负载电阻中电子背散射抑制现象。
2026-06-12 cond-mat.mes-hall
Thermal conductance and thermoelectric figure of merit of C$_{60}$-based single-molecule junctions: electrons, phonons, and photons
最近的实验的动机，我们在这里提出了一个从头算研究的声子输运的热导和热电优值的C $_{60}$为基础的单分子结的影响。准确地说，我们结合密度泛函理论与非平衡格林函数技术来计算这两个数量的结与C $_{60}$单体或C $_{60}$二聚体连接到金电极，考虑到电子和声子的贡献。我们的研究结果表明，对于C $_{60}$单体结声子传输中起着次要的作用，在热导，反过来，在品质因数，这可以达到相对较高的值的顺序为0.1，这取决于接触几何形状。相反，声子完全主导的热导在C $_{60}$二聚体结和强烈降低的品质因数相比，单体结。因此，通过堆叠C $_{60}$分子可以实现高热电性能的主张是不合理的，该主张是在不考虑声子贡献的情况下做出的。此外，我们分析了近场热辐射的相关性，这些结的品质因数波动电动力学的框架内。光子隧穿效应是影响热电性能的另一个重要因素，这一点在分子电子学领域一直被忽视。我们的研究说明了至关重要的作用，声子输运和光子隧穿可以发挥批判性地评估分子结的性能作为潜在的纳米热电器件。
2017-08-21 cond-mat.mes-hall
Monte Carlo Simulation of Single-Crystalline PbSe Nanowire Thermal Conductivity Using First-Principle Phonon Properties
先前的实验研究表明，由于纳米线的强烈诱导声子边界散射，纳米线是改善实用热电材料的热电性能的有希望的结构。然而，很少有研究从第一性原理方法研究声子边界散射对热电纳米线热导率的影响。在这项工作中，我们系统地研究了声子边界散射与不同的边界镜面反射的PbSe纳米线的热导率的作用，通过严格求解全声子玻尔兹曼输运方程没有任何可调参数。我们观察到显着的热导率降低粗糙的PbSe纳米线的直径小于几百纳米。在室温下，对于10 nm厚的粗糙PbSe纳米线，减少达到~ 40%。的直径相关的热导率被发现包含重要的信息，从一个标准的重建算法的声子平均自由程分布。模拟结果对于理解热电材料中纳米尺度的热输运具有重要意义，并将指导未来热电器件的设计，以实现更好的能量转换效率。
2017-01-01 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric study of dissipative quantum dot heat engines
本文研究了基于Anderson-Holstein模型的耗散量子点热机在两个相关工作极限下的热电响应：（i）当量子点声子模不平衡时，（ii）当量子点声子模与热浴强耦合时。在第一种情况下，详细分析了与量子点能级量子化、原位库仑相互作用和电子-声子耦合之间的相互作用对热电性能的影响相关的物理过程，揭示了n型热机比p型热机的性能更好。在第二种情况下，借助通过引入{ \it{thermometer bath} }估计的点温度，示出了随着电子-声子相互作用变得更强，点温度偏离浴温度。因此，它表明，点的温度控制的声子热流的方向，从而影响热电性能。最后，在不同的声子耦合点和所有其他宏观机构的最大效率的条件进行了分析，以揭示最佳结的性质。
2016-10-07 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
Magnetophonon oscillations of thermoelectric power and combined resonance in two-subband electron systems
通过测量垂直磁场中具有两个占据子带的高迁移率量子阱中的热电效应，我们探测到了由于电子与声学声子相互作用而引起的磁声子振荡。这些振荡包含特定的功能，确定为组合共振所造成的子带间声子辅助的电子在朗道量子化的存在下的过渡。将声子拖曳磁热电效应的量子理论推广到多子带占据的情况，描述了我们的实验结果。
2016-09-16 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
Importance of frequency-dependent grain boundary scattering in nanocrystalline silicon and silicon-germanium thermoelectrics
纳米晶硅和硅锗合金是很有前途的热电材料，与它们的块体对应物相比，它们已经实现了显著改善的品质因数。这种增强通常归因于晶格热导率的减少，声子散射在晶界。然而，进一步的改进是很难实现的，因为晶界散射是知之甚少，最近的实验观察表明，声子transspectrum可能取决于声子频率，而不是恒定的常用的灰色模型。在这里，我们研究的影响，在纳米晶硅和硅锗合金的频率依赖性晶界散射在一个现实的三维几何形状，使用频率依赖性方差减少蒙特卡罗模拟。我们发现，晶粒边界可能不像预测的那样有效的灰色模型在散射某些声子，大量的热量被携带的低频声子的平均自由程长于晶粒尺寸。我们的研究结果将有助于指导设计更有效的热电。
2014-04-30 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric effects of quantum dot arrays embedded in nanowires
在库仑阻塞条件下，研究了镶嵌在纳米线上的量子点阵列的热电特性。本文用Hurbbard-Anderson模型模拟了电子对QDA结系统热电性质的贡献。电导，塞贝克系数，电子热导计算的Keldysh格林函数方法和平均场方法。利用声子辐射转移方法计算了声子热导率。在库仑阻塞区，电子热导比声子热导小得多。因此，可以通过同时增加热功率和降低声子热导来提高最佳品质因数（ZT）。我们发现，它是可能的，以获得大于1的ZT值的InGaAs/GaAs量子点嵌入纳米线在室温下。
2015-07-07 cond-mat.mes-hall
Quantum coherence effects on inelastic thermoelectric devices: From diodes to transistors
本文研究双量子点与声子浴构成的非弹性热电器件，揭示量子相干可增强电荷与塞贝克整流，但不会增强热放大，为热电器件优化提供指导。
2024-08-03 cond-mat.mes-hall
Surface decorated silicon nanowires: a route to high-ZT thermoelectrics
基于电子和声子输运的原子论计算，我们提出了使用表面修饰的硅纳米线（SiNWs）的热电应用。研究了两个表面修饰的例子来说明潜在的deas：纳米树和烷基官能化的硅纳米线。对于这两个系统，我们发现，（i）的声子电导显着减少相比，电子电导导致高热电品质因数，$ZT$，和（ii）超薄线表面装饰导致显着更好的性能比表面无序。
2009-07-13 cond-mat.mes-hall
The effect of electron-phonon interaction on the thermoelectric properties of defect zigzag nanoribbons
研究了具有周期性边缘空位和反点晶格的石墨烯纳米带的热电性能。在Hubbard-Holstein模型的框架下，采用Lang-Firsov幺正变换，考虑了电子-声子相互作用.计算了电子传输函数、热电势和热电优值。我们发现，电子-声子相互作用导致热电优值的峰值降低，峰位置向带隙中心移动。对于出现在具有周期性反点的结构中的次峰，该效应更为显著。
2016-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multitask quantum thermal machines and cooperative effects
在热电器件中引入声子辅助的非弹性过程可以提高非平衡功提取的性能。在这项工作中，我们证明了非弹性声子热电器件有一个肥沃的功能图，粒子电流和声子热流耦合和燃料的化学电势差。这样的设备可以同时执行多个任务，热机、制冷机和热泵。在熵产生理论的指导下，我们主要研究了多任务量子热机的效率和性能系数，其中强调了非弹性散射过程和多重偏置在多端系统中的作用。具体来说，在一个三端双量子点设置与可调门，我们表明，它有效地执行两个有用的任务，由于声子辅助的非弹性过程。此外，在三端热电系统中的纵向和横向热电效应之间的合作导致显着改善的热机的性能。而对于四端四量子点热电装置，我们发现额外的热力学亲和力使系统具有丰富的功能和增强的效率。我们的工作为优化声子热电器件提供了见解。
2022-09-19 cond-mat.mes-hall
The influence of phonon thermal conductivity on thermoelectric figure of merit of bulk nanostructured materials with tunneling contacts
被认为是一种复合材料，它由导电纳米粒子分离的隧穿电介质势垒。从理论上研究了介质基体的声子热导率对该复合材料热电优值的影响。的范围内的值和障碍参数，可以导致热电优值大于统一的估计。讨论了空间电荷和隧穿势垒电流-电压关系的非线性对隧穿势垒电流-电压关系的影响。
2012-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-terminal interface as a thermoelectric generator beyond Seebeck effect
我们研究热电输运通过接口与非弹性散射的量子理论，这已被广泛验证现有的理论。我们发现，在温度偏置下，而两个终端的导体-绝缘体界面的行为只作为一个热电阻，一个三端导体-绝缘体-导体界面可以作为一个发电机所造成的声子介导的电子散射与热电荷电流分离。与传统的热电材料不同，这种热电行为是由电子-声子散射驱动的界面的性质，而传统的热电材料是由塞贝克效应引起的体材料的性质。
2019-07-02 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric transport with electron-phonon coupling and electron-electron interaction in molecular junctions
在非平衡格林函数的框架下，研究了具有电子-声子和电子-电子相互作用的单分子结中的热电输运。通过变换成位移声子基，我们能够非微扰地处理这些相互作用。然后，通过调用弱隧穿极限，我们能够计算热电性。结果表明，在低温下，热电优值ZT的谐振发生在电子电导谐振的两侧，但在这些谐振点处急剧下降到零。我们发现，增加电声子耦合和库仑排斥可以增强ZT，并且当这两种相互作用相互竞争时，得到最佳增强。我们的研究结果表明，单分子结作为良好的热电器件在很宽的温度范围内的巨大潜力。
2012-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermoelectric properties of graphyne from first-principles calculations
二维石墨烯类碳同素异形体，石墨烯，最近已被制造，并表现出许多有趣的电子性质。本文采用第一性原理计算结合玻尔兹曼输运理论研究了γ-石墨炔的热电性质。采用密度泛函微扰理论和Wannier插值方法计算了超密电子-声子耦合矩阵元，而不是通常使用的只考虑电声子散射的形变势理论，从而精确地计算了载流子弛豫时间.结果表明，γ-石墨炔的热电性能与温度和载流子类型有很强的依赖性。在600 K的中间温度下，p型和n型系统的最大ZT值分别为1.5和1.0。
2016-08-18 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
Thermoelectric Transport Coefficients in Mono-layer MoS2 and WSe2 Role of Substrate, Interface Phonons, Plasmon, and Dynamic Screening
采用Rode迭代法求解Boltzmann输运方程和耦合的电流、热流方程，计算了两种新近出现的过渡金属二硫属化物（TMD）MoS2和WSe2的热电输运系数.考虑了局域施主杂质的散射、声学形变势、纵向光学（LO）声子和衬底诱导的远程声子模。研究了TMD等离子体激元与远声子模的杂化。研究了在电介质环境中TMD在线性极化响应下的动态屏蔽，计算了屏蔽后的电声子耦合矩阵元。解释了屏蔽效应和基片诱导的远程声子介导散射对上述材料输运系数的影响。输运系数得到三种不同类型的基板SiO2，Al2O3和HfO2的温度和掺杂密度的变化范围。热电性能的兴趣，包括塞贝克系数，珀耳帖系数，和电子热导率进行了计算。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High thermoelectric performances in PbP monolayers considering full electron-phonon coupling and four-phonon scattering processes
通过在能带结构中引入多谷来提高Seebeck系数的能带收敛策略已被广泛应用于热电性能的提高。然而，声子辅助的谷间散射效应被忽略，模式选择规则仍然不清楚。本文在考虑全模、能量和动量分辨的电子-声子相互作用（EPI）的情况下，研究了$α$ -、$β$ -和$γ$ -PbP的TE性质。利用群论分析了EPI矩阵元素的选取规则。计算结果表明，谷间散射对总载流子弛豫时间的贡献很大，并且谷间散射可以通过晶体对称性进行调制。此外，热性质的研究表明，四声子散射效应主导了声子弛豫过程，因为$α$ -、$β$ -和$γ$ -PbP中的三声子散射由于大的声光声子带隙而被抑制.在考虑EPI效应和高阶声子散射过程的情况下，计算得到的$α$ -、$β$ -和$γ$ -PbP的ZT值分别为0.90、0.24和1.25，表明它们在热电器件中具有良好的应用前景。
2022-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric figure of merit in edge disordered zigzag graphene nanoribbons
我们基于非平衡格林函数的相同方法工具研究了电子和声子通过边缘无序锯齿形石墨烯纳米带的输运。我们发现，边缘无序显着降低声子的热输运，而只有微弱的有害电子传导。电子和声子的弹性平均自由程的行为指向实现电子晶体与声子玻璃共存的可能性。计算出的热电优值（ZT）的值资格锯齿形石墨烯纳米带作为一个非常有前途的材料热电应用。
2009-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reduction of phonon mean free path: from low temperature physics to room temperature applications in thermoelectricity
通过减小声子平均自由程来降低热导率是提高热电材料电流性能的最佳途径之一。通过测量纳米线和薄膜的热导率和热导率，我们展示了从低温到室温实验中增加声子散射的不同方法。它示出，玩的几何形状（收缩，周期性结构，纳米夹杂物），从弹道的扩散限制，声子的热输运可以严重改变在单晶半导体结构;声子的平均自由程被减少的后果。热电性能的各种影响将最终讨论。
2016-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric three-terminal hopping transport through one-dimensional nanosystems
一个双位纳米结构（例如，一个“分子”）桥接两个导电引线和连接到声子浴被认为是。最接近费米能的两个相关能级各自与其引线相连。引线具有略微不同的温度和化学势，并且纳米结构还耦合到热（第三）声子浴。评估了3 X 3线性传输（“Onsager”）矩阵，以及随之而来的新的品质因数，并且发现其非常有利于热电能量转换。
2012-01-22 cond-mat.mes-hall
Suppressing phonon transport in nanowires: a simple model for phonon-surface roughness interaction
抑制纳米线中的声子传播是实现高效热电器件的基本目标。最近的实验已经明确表明，表面粗糙度是一个关键因素，可以降低导热率远低于卡西米尔限制薄晶体硅纳米线。我们使用从实验研究中获得的见解来构建声子-表面粗糙度相互作用的简单易分析模型，该模型提供了对表面粗糙度对热导率的影响的更好的理论理解，这可能有助于设计更好的热电器件。
2017-07-24 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Effects in Nanowire-Based MOSFETs
我们回顾了一系列描述栅无序纳米线（场效应晶体管器件配置）中热电效应的工作。在考虑了亚开尔文温度的弹性相干制度的特征后，我们研究了在较高温度下发生的非弹性激活制度，其中电子输运主要由声子辅助的本地化状态之间的跳跃（莫特可变范围跳跃）。热电效应的研究作为纳米线导带内的费米能级的位置的函数，特别是在其边缘，它们变得非常大。我们强调的兴趣，使用周围的大阵列的平行纳米线的能量收集和热点冷却在小尺度的带边的电子-声子耦合。多端热电输运和棘轮效应最终被认为是在激活制度。
2017-07-05 cond-mat.mes-hall
Atomistic calculation of the thermoelectric properties of Si nanowires
在0 ~ 1000 K的温度范围内计算了1.6 nm厚[100]晶向Si正方形纳米线的热电性质，并考虑了原子间的电子-声子相互作用.在我们的模型中，[010]和[001]面被氢钝化，并且在纳米线表面存在Si-Si二聚体。电子结构采用sp^3自旋轨道耦合原子第二近邻紧束缚模型计算。声子色散计算Brenner型的价力场模型。本文提出了一个从次近邻紧束缚模型计算电子-声子矩阵元的方案。基于费米黄金法则，将电子和声子本征态结合起来，得到了电子-声子跃迁速率。弹性和非弹性散射过程都考虑在内。利用Orthomin迭代法得到的线性化Boltzmann输运方程的解计算了输运特性的温度依赖性。在室温下，电子迁移率为195 cm ^2/（Vs），并随温度升高而增加，而浓度为n=10^19 cm^-3的n型掺杂的电子迁移率ZT达到0.38。
2014-06-27 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric effects in molecular quantum dots with contacts
我们考虑了通过与宏观引线接触的振动分子量子点的稳态热电输运。对于中等的电子-声子相互作用强度和可比的电子和声子的时间尺度，我们调查的影响，形成一个局部极化子的热电性能的结。我们应用变分Lang-Firsov变换和解决的Kadanoff-Baym形式主义的运动方程的二阶的点-铅耦合参数。我们计算的热电流和电压有限的温度差的共振和非弹性隧穿制度。对于近共振点能级，由于Franck-Condon阻塞，局部极化子的形成可以增强热电效应。由于点态的极化子特性变化，热电电压信号的线形变得不对称，并且在非线性传输状态下，出现振动特征。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall
Microwave-assisted thermoelectricity in SIS' tunnel junctions
研究了非对称超导隧道结中光子辅助隧穿与双极热电效应的相互作用，揭示了微波辅助热电机制及多稳态解，提出可用于检测毫米波信号的热电器件。
2023-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electron and phonon transport in twisted graphene nanoribbons
我们从理论上研究了石墨烯纳米带在扭转变形下的电学、热学和热电输运性质。建模遵循非平衡格林函数的方法在弹道输运制度，通过\textit{ab-initio}密度泛函理论和经验原子间势，分别描述的电气和声子性质。我们考虑两种不同类型的变形，一个连续的扭曲的一个给定的角度施加到纳米，和两个连续的扭曲施加在相反的角度方向。从空间分辨电子本征通道、极化相关声子传输和热电优值等方面对数值结果进行了分析。
2017-04-24 cond-mat.mes-hall
Coupled electron-phonon hydrodynamics and viscous thermoelectric equations
Center for Computational Quantum Physics, Flatiron Institute（平顿研究所计算量子物理中心）；Theory of Condensed Matter Group of the Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室凝聚态理论组）；Department of Applied Physics and Applied Mathematics, Columbia University（哥伦比亚大学应用物理与应用数学系）
本文提出了一种基于第一性原理的理论框架，用于描述复杂器件几何中电子-声子非扩散流体传输现象，统一了电子和声子的粘性热电方程，并预测了非扩散行为的特征。
2026-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical transport and thermoelectric properties of silver nanoparticles
由油胺、三辛基膦和/聚乙烯吡咯烷酮合成的银纳米粒子（Scherrer粒径为15.1 ~ 33.4 nm）在5 ~ 300 K范围内的电阻率表明，随着微晶尺寸的减小，银纳米粒子的德拜温度降低，剩余电阻率增大，电子-声子耦合常数增大。值得注意的是，在15.1 nm的德拜温度降低约36%相比，散装Ag的Seebeck系数中发现的通常的声子拖曳峰在这些纳米颗粒中变成了下降或声子拖曳最小值，随着油胺和三辛基膦诱导的纳米颗粒中微晶尺寸的减小，该下降或声子拖曳最小值逐渐被抑制并向较低温度移动。相比之下，它出现在较高的温度在三辛基膦诱导的纳米粒子。在不同形状的油胺-聚乙烯吡咯烷酮诱导的纳米颗粒中，在125 K至215 K之间观察到一个宽的驼峰，电阻率在270 K附近的斜率变化和Seebeck系数在172 K附近的一个额外的类似倾角的特征。它们归因于电子和声子的空间限制、不同的势垒高度、金属纳米颗粒和表面活性剂之间的不同电荷转移机制、增强的无序（晶界、表面原子分数的增加、表面活性剂基质和其他缺陷），导致其整体电子和声子相互作用的修改。最后，还评估了它们的热电功率因数。
2019-08-20 cond-mat.mes-hall
Going beyond Landauer scattering theory to describe spatially-resolved non-local heating and cooling in quantum thermoelectrics
针对Landauer散射理论无法模拟空间分辨加热/冷却测量的问题，本文结合该理论与输运玻尔兹曼方程构建最小模型，揭示纳米线散射体诱导的焦耳加热和珀尔帖冷却的非局域性，解释其与标准理论预测相反的现象及检测方法。
2024-07-26 cond-mat.mes-hall
Three terminal vibron coupled hybrid quantum dot thermoelectric refrigeration
提出并分析了一种基于振动耦合量子点、两个电子库和一个声子池的三端纳米制冷概念。在研究电子-声子相互作用的重要作用时，我们表明，尽管众所周知它们从一般制冷的角度来看是有害的，但可以设计成有利地改善冷却功率（CP）和性能系数（COP）之间的权衡。此外，可以通过施加高电子热偏置来促进权衡的额外改进。然而，热偏置的允许最大值受到电子-声子耦合的强烈限制，反过来又决定了冷却体的最低可实现温度。它进一步表明，这种相互作用驱动点和浴之间的声子流的方向和幅度取决于点和浴之间的温差。为了证明其在优化峰值CP和COP的影响，我们表明，弱耦合浴是优选的，当声子放松通过它和强耦合是合适的，在相反的情况下，当声子从浴中提取。最后，在研究电子耦合的不对称性的影响，我们表明，一个更强的耦合是有利的接触，其温度更接近浴。结合这些方面，我们相信本研究可以为分子和量子点热电制冷器的可能实现提供重要的指导。
2020-10-01 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
Topological phonons in an inhomogeneously strained silicon-4: Large spin dependent thermoelectric response and thermal spin transfer torque due to topological electronic magnetism of phonons
非均匀应变硅与金属双层结构中，弯电子掺杂与拓扑声子的叠加导致声子的拓扑电子磁性。在铁磁金属和Si双层结构的情况下，挠曲电子掺杂也将产生更大的自旋电流，这将导致由于声子的拓扑电子磁性而导致的大的自旋到电荷转换。通过在施加的应变梯度下向铁磁金属/Si双层结构施加温度差，可以产生大的热电响应。在这项实验研究中，我们报告了一个大的自旋相关的热电响应在Ni 80 Fe 20/Si双层结构。自旋相关的响应被发现是一个数量级大于Pt薄膜和类似的拓扑绝缘体表面状态，尽管可以忽略不计的内在自旋轨道耦合的Si。这种大的响应归因于声子的挠曲电子掺杂和拓扑电子磁性，这是使用拓扑能斯特效应测量发现的。这种使用非均匀应变工程来解决自旋电流密度和自旋到电荷转换的替代和新颖的方法可以为使用金属和掺杂半导体层状材料实现自旋电子学和自旋热电子学器件打开新的窗口。
2021-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oligoyne molecular junctions for efficient room temperature thermoelectric power generation
在分子尺度上理解声子输运是开发高性能热电材料将废热转化为电能的基础。我们研究了不同长度的烷烃和低聚炔链中的声子和电子输运，发现由于低聚炔链的刚性较大，低聚炔链的声子热导率比相应烷烃的声子热导率低。低聚炔的热导率随长度的增加而单调下降，而烷烃的热导率则先随长度的增加而增加，然后减小。这种行为上的差异是由金电极的声子过滤引起的，当使用更高频率的德拜电极时，这种差异就消失了。因此，更好地传输高频声子模式的分子，与过滤高能声子的低德拜频率电极相结合，是抑制声子通过分子结传输的可行策略。低聚炔的低热导率，与它们的较高的热电势和较高的电导率相结合，导致产生ZT = 1.4的最大热电优值，这比烷烃高几个数量级。
2015-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Theory of electron and phonon transport in nano and molecular quantum devices: Design strategies for molecular electronics and thermoelectricity
了解由散射区域组成的结的电子和声子输运性质，例如连接到两个或更多个电极的纳米级物质或分子，是未来纳米和分子尺度应用的核心基础。处理电子和声子输运的理论和数学技术正在导致对纳米和分子尺度结的物理性质进行建模。我在本文中的目的是回顾理论和数学技术来处理电子和声子输运在纳米和分子尺度的结导致其物理性质的模型。这不仅有助于理解实验观察结果，而且为分子电子构建块、热电器件和传感器的开发策略提供了重要的设计工具。
2016-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Seebeck effect in dilute two-dimensional electron systems: temperature dependencies of diffusion and phonon-drag thermoelectric powers
考虑到根据有限温度STLS理论筛选电子散射相互作用并求解线性化Boltzmann方程（不诉诸弛豫时间近似），我们对二维半导体中的低温Seebeck效应进行了理论分析具有稀电子密度。我们发现，温度（$T$）的扩散和声子拖曳热电功率（$S_d$和$S_g$）的依赖关系，可以不再由传统的简单的幂律描述。随着温度的升高，$|S_d|/T$降低，当$T\gtrsim 0.1 ε_F$（$ε_F$是费米能），而$|S_g|$首先增加，然后下降，导致峰值位于布洛赫-格林尼森温度和$ε_F$之间的温度。
2011-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of Marcus molecular junctions
University of Puerto Rico-Humacao（波多黎各大学乌马考分校）
本文基于修正的Marcus理论，理论分析强电子-声子相互作用下单分子结的热电输运，发现环境重组过程在线性及非线性输运区显著影响电导、热电势和温度梯度驱动的电荷电流。
2024-01-13 cond-mat.mes-hall
Semiclassical Electron and Phonon Transport from First Principles: Application to Layered Thermoelectrics
本文综述了基于第一性原理和半经典玻尔兹曼输运方程计算设计热电材料的方法，并以锡和锗硒化物层状热电材料为例，展示了热电优值的确定流程与实用评估指南。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of two-dimensional Dirac materials
我们进行玻尔兹曼输运计算，以获得Seebeck系数，电导率，电子热导率，和热电优值（ZT）的狄拉克系统。我们发现，由于间隙开放，ZT增强。当声子热导率足够小时，带隙狄拉克系统的最佳ZT可以大于1，这对于热电应用是有利的。
2018-10-03 cond-mat.mes-hall
Optimal thermoelectric figure of merit of a molecular junction
我们表明，分子结可以得到大的热电优值$ZT$，因此可以用作固态能量转换装置，接近卡诺效率。该机制类似于用于体热电的Mahan-Sofo模型-Lorenz数变为零，违反Wiedemann-Franz定律，而热电势保持非零。电荷通过其传输的分子状态必须与引线弱耦合，并且该状态的能级必须是远离引线的费米能的$k_B T$阶。在实践中，品质因数是有限的声子热导，我们表明，最大可能的$ZT\sim(\tilde{G}_{th}^{ph})^{-1/2}$，其中$\tilde{G}_{th}^{ph}$是声子热导除以热导量子。
2008-05-22 cond-mat.mes-hall
Cross-plane enhanced thermoelectricity and phonon suppression in graphene/MoS2 van der Waals heterostructures
原始的二维材料的热电优值被预测为显着小于单位，使它们作为热电材料没有竞争力。在这里，我们阐明了一种新的策略，通过创建两种不同材料的多层纳米带，并允许热和电流垂直于它们的平面流动，克服了这一限制。为了证明热电效率ZT的这种增强，我们分析了夹在两个石墨烯单层之间的单层二硫化钼（MoS 2）的热电性能，并证明了与原始母体材料相比，交叉平面（CP）ZT显著增强。对于MoS 2的母体单层，我们发现ZT可以高达约0.3，而单层石墨烯具有可忽略不计的小ZT。相比之下，对于石墨烯/MoS 2/石墨烯异质结构，我们发现CP ZT可以大到2.8。对这种增强的一个贡献是与母体材料相比，范德华异质结构的热导率降低，这是由MoS 2/石墨烯界面处的边界散射的组合引起的，该边界散射抑制了声子传输和单层MoS 2的较低德拜频率，该德拜频率从单层石墨烯过滤声子。第二个贡献是在纳米带的边缘处与钼原子相关联的电导和塞贝克系数的增加。
2016-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-drag thermopower and hot-electron energy-loss rate in a Rashba spin-orbit coupled two-dimensional electron system
本文从理论上研究了Bloch-Gruneisen（BG）体系中Rashba自旋轨道耦合二维电子系统（2DES）中声子拖曳对热电势和热电子能量损失率的贡献。我们假设电子通过形变势与纵向声学声子相互作用，通过压电势与纵向和横向声学声子相互作用。讨论了Rashba自旋轨道相互作用对声子拖曳热电势和热电子能量损失率的大小和温度依赖性的影响。我们数值提取的声子拖曳热势和能量损失率的温度依赖性的指数。我们发现，由于Rashba自旋轨道耦合的存在，指数被强烈抑制。
2013-06-11 cond-mat.mes-hall
Effects of intervalley scatterings in thermoelectric performance of band-convergent antimonene
多谷导带或多峰价带的带收敛策略已被广泛用于寻找或改进热电材料。然而，由于多带简并而引起的声子辅助谷间散射在热电研究中往往被忽略。在这项工作中，我们研究（热）电性能的非极性单层$β$ -和$α$ -锑烯考虑全模式和动量分辨的电子-声子相互作用。我们还利用群论的方法详细分析了电子-声子矩阵元的选择规则。计算结果表明，$β$ -和$α$ -锑烯的近简并谷态之间存在较强的谷间散射，而忽略谷间散射的常用变形势近似对电子-声子散射和热电输运性质的估计是不准确的.通过考虑基于刚性带近似的完全电子-声子相互作用，我们发现，在室温下的热电优值$zT$的最大值降低到0.37在$β$ -锑烯，由5.7倍的预测值的基础上的恒定弛豫时间近似方法。我们的工作不仅提供了一个准确的预测锑的热电性能，揭示了谷间散射在确定zT的电子部分的关键作用，但也展示了热电材料的计算框架。
2020-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards Accurate Predictions of Carrier Mobilities and Thermoelectric Performances in 2D Materials
电子与晶格振动模之间的相互作用在决定半导体中载流子输运性质、热电性能以及其他与声子有关的物理量方面起着关键作用。然而，对于二维（2D）材料，目前广泛使用的载流子输运模型只考虑了电子与某些特定声子模之间的相互作用，这往往导致对电子/声子输运性质的预测不准确。本文全面研究了二维IV族和V族单分子膜的全电子-声子耦合及其对载流子迁移率和热电性能的影响，并从群论角度详细分析了电子-声子耦合的选择规则。我们的计算表明，对于浅掺杂的情况下，只允许谷内散射，光学声子模式的贡献显着大于那些从声学声子模式在第IV族元素单层，和LA和一些特定的光学声子模式的总谷内散射的贡献显着。当掺杂增加且允许谷间散射时，Si、Ge和Sn单层薄膜的谷间散射远强于谷内散射，ZA/TA/LO声子模主导谷间散射。总谷间散射的主要贡献是ZA/TO在单层P，ZA/TO在单层As和TO/LO在单层Sb的充分的电子-声子耦合的研究基础上，我们准确地预测在这两个元素晶体中的载流子迁移率和热电优图，并揭示显着减少时，与广泛使用的简化模型的基础上的计算相比。
2020-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
$\textit{Ab initio}$ study of electron mean free paths and thermoelectric properties of lead telluride
最近几年，碲化铅（PbTe）的热电品质因数通过纳米结构化得到了显著提高。尽管实验进展，目前的理解电子输运在碲化铅是基于能带结构计算使用第一原理与常数弛豫时间近似或经验模型，都依赖于可调参数通过拟合实验数据。在这里，我们报告的电子和声子输运性质的无参数第一性原理计算的PbTe，包括模式模式的电子-声子散射分析，导致详细的信息，电子的平均自由程和不同的平均自由程的电子和声子在PbTe的热电输运性质的贡献。这些信息将有助于合理使用和优化纳米结构，以实现高热电优值。
2017-09-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Thermoelectric properties of vibrating molecule asymmetrically connected to the electrodes
本文从理论上分析了非弹性效应对分子尺度结的线性和非线性热电特性的影响。所考虑的器件由分子量子点（具有离散能级）通过势垒非对称地连接到金属电极（在宽带近似内处理）组成，其中分子振动被建模为无色散声子激发。非微扰计算方案，在这项工作中使用的，是基于格林函数理论的框架内的极化子变换（GFT-PT）映射到一个单一的身体多通道单电子散射问题的多体电子-声子相互作用问题。结果表明，由于强的电子-声子耦合，所有的热电特性都由虚极化子的量子输运决定。
2006-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal and Thermoelectric Transport in Nanostructures and Low-Dimensional Systems
近年来，对纳米结构和低维体系中热输运和热电输运现象的研究取得了重大进展。本文综述了几个有趣的量子和经典尺寸效应的热和热电性能，已预测的理论计算或在实验中观察到。注意力集中在声子边界散射的卡西米尔极限和声子限制的影响，半导体纳米线（NW）和纳米网的晶格热导率;厚度，横向尺寸和界面相互作用对碳纳米管（CNT）和石墨烯的晶格热导率的影响;和声子拖曳热功率和量子尺寸对半导体纳米线的热电功率因子的影响。进一步的实验和理论研究，建议更好地了解这些纳米级的传输现象。
2014-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
