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
Enhancement of thermoelectric figure of merit in zigzag graphene nanoribbons with periodic edge vacancies
研究了锯齿型石墨烯纳米带中周期性边缘空位和反点阵列对石墨烯纳米带热电性能的影响。利用格林函数方法，电子哈密顿量的紧束缚近似和声子动力学矩阵的第四近邻近似，计算了Seebeck系数和热电优值.研究发现，当空位在锯齿形纳米晶的两边按一定的周期性排列时，会出现有限的带隙，并出现几乎两倍的简并能级。结果，塞贝克系数显著增加。它示出了一个额外的增强的热电优值可以通过周期性的边缘缺陷与反点阵列的组合来实现。
2016-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant enhancement in nanostructured thermoelectric performance via electronic thermal conductivity engineering
使用的不对称加宽的传输分布，谐振结构的特性，提出了作为一种途径，工程师的电子热导率的降低，从而提高了纳米结构热电的电子品质因数。使用玩具模型，我们首先证明，这种不对称加宽导致的热导率下降可能确实会导致电子品质因数在理想情况下超过1000，在现实情况下超过10。然后，我们通过采用与局部密度近似下的密度泛函理论计算相匹配的具有边缘校正的紧密结合框架，使用石墨烯纳米带设计的现实共振结构来证实。在这种现实的结构中计算的品质因数超过10进一步加强了概念，并设定了一个有前途的方向，使用纳米带结构，工程师在电子热导率的有利降低。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall
Role of incoherent scattering on energy filtering in nanostructured thermoelectric generators
在纳米结构热电体的电子工程背景下，通过纳米屏障的电子输运中的能量过滤物理是一个基本方面。在热电发电机的背景下，其目的是设计塞贝克系数，以有利地增加功率因数，并最终产生功率。在这项工作中，我们采用不相干的非平衡格林函数形式主义，详细研究能量过滤的物理过程，以及它如何导致直接增强发电的纳米结构热电具有一个单一的平面能量障碍。特别是，我们强调，在特定的操作效率通过能量过滤产生的功率的增强是非相干散射的特性，是不存在的弹道装置。在这种情况下，通过假设一个依赖于能量的弛豫时间，$τ(E)=kE^r$，我们表明，存在一个最小值$r_{min}$的热电发电增强，从而导致发电性能下降$r<r_{min}$。对于散装发电机，我们深入到模间散射的细节，并表明，在较高的能量模式和较低的能量模式的电子之间的这种散射过程有一个有限的贡献，在所产生的功率的增强。我们还讨论了现实的方面，如有限宽度的能量障碍和不完善的能量过滤，由于部分反射。特别是，我们表明，这种不完美的过滤和部分传输的电子附近的顶部的障碍影响的增强所产生的功率急剧在高效率的操作制度。在这项工作中获得的结果的分析应提供一般的设计准则，通过能量过滤的纳米结构增强发电。
2016-09-26 cond-mat.mes-hall
An Analytic Study of the Wiedemann-Franz Law and the Thermoelectric Figure of Merit
优化热电材料效率的进展已经在理论和计算进展中看到了平行的活动。在目前的工作中，它表明，精确的费米-狄拉克积分的计算，使推广的Wiedemann-Franz法律（WF）优化的无量纲热电优值ZT。这是通过优化塞贝克系数、电导率和热导率来完成的。在热导率的计算中，电子和声子的贡献都包括在内。的解决方案提供了深入了解相关的参数空间，包括复杂的解决方案的物理意义和它们的依赖于散射参数r和减少化学势。
2019-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large thermoelectric figure of merit for 3D topological Anderson insulators via line dislocation engineering
研究了三维拓扑安德森绝缘体的热电性质。研究表明，在高密度位错下，在具有非零时间反转不变动量的拓扑绝缘体材料（如Bi_{1-x} Sb_x）中，通过晶格螺位错传输的一维拓扑保护导电态可以控制热电优值ZT.当化学势不超过迁移率边缘时，在室温下的ZT可以达到大的值，对于合理的参数远高于1，因此使该系统成为纳米器件热管理应用的强有力的候选者。
2010-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric figure of merit in polycrystalline carbon nanostructures
碳纳米结构中经常观察到晶界，但它们对热和电性能的影响仍然没有完全了解。利用密度泛函紧束缚理论和非平衡格林函数相结合的方法研究了碳基体系中电子和声子的输运。在这项工作中，量子输运和热电性能的石墨烯片，石墨烯纳米带和碳纳米管的各种晶界类型在一个较宽的温度范围内进行了总结。受先前发现的无序散射声子比电子更有效的启发，预期多晶系统的热电性能会有显着改善。由于该效应对晶界类型略微敏感，我们证明晶界是一种可行的工具，可以大大提高品质因数，为新型热电材料的设计铺平道路。
2015-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanostructured potential well/barrier engineering for realizing unprecedentedly large thermoelectric power factors
这项工作通过半经典玻尔兹曼输运理论和模拟描述了一种新的纳米结构材料设计，可以导致前所未有的高热电功率因数，与最佳体材料功率因数相比，改进了一个数量级以上。该设计基于特定的晶粒/晶界（势阱/势垒）工程，以便：i）使用势垒实现载流子能量过滤，结合ii）高于通常的掺杂操作条件使得利用高载流子速度和平均自由路径，（三）在越过势垒之后最小的载流子能量弛豫以将势垒的高塞贝克系数传播到势阱中，重要的是iv）形成中间无掺杂剂（耗尽）区域。因此，该设计由三区域几何结构组成，其中高掺杂驻留在势阱的中心/核心中，掺杂剂耗尽区域将掺杂区域与势垒分离。结果表明，过滤屏障是最佳的，当他们减轻他们引入的导电性降低，这可以主要是当他们是清洁的掺杂剂在过滤过程中。另一方面，当势阱通过以下方式减轻它们引入的降低的塞贝克时，势阱是最佳的：i）不允许载流子能量弛豫，并且重要的是ii）通过减轻高浓度掺杂剂杂质引起的迁移率降低。掺杂剂分离，与周围的势垒干净的掺杂剂耗尽区，服务于这个关键的目的，提高迁移率的声子限制的迁移率水平的井。使用量子输运模拟以及半经典的蒙特卡罗模拟，我们也验证了重要的成分，并验证这种清洁过滤设计。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Computationally efficient Monte Carlo electron transport algorithm for nanostructured thermoelectric material configurations
蒙特卡罗统计光线追迹方法通常用于模拟纳米结构材料中的载流子输运。在大程度的纳米结构化和线性响应（小驱动场）的情况下，由于难以收集所需的通量统计，这些模拟往往在计算上过于昂贵。在这里，我们提出了一种新的MC射线跟踪算法的计算效率至少一个数量级相比，现有的算法。我们的新方法是分析玻尔兹曼输运方程和蒙特卡罗的混合，使用了减少数量的射线追踪粒子，避免了当前的统计挑战，例如减去两个相反的通量，完全应用驱动力，以及低能量载流子所需的大量模拟时间。我们证明了该算法的效率和功率在大域纳米结构与多个缺陷的准确模拟。我们相信，我们提出的新方法确实是更强大的和用户友好的普通方法相比，可以使低场稳态条件下的纳米结构材料的输运的有效研究。
2023-02-07 cond-mat.mes-hall
Incoherent scattering can favorably influence energy filtering in nanostructured thermoelectrics
详细调查的物理能量过滤通过一个单一的平面能量屏障在纳米结构的热电发电机，我们加强了非平凡的结果，预期的增强在产生的功率在给定的效率，通过能量过滤是一个特性的系统占主导地位的非相干散射，是不存在的弹道装置。在这种情况下，假设一个能量依赖的弛豫时间$τ(E)=kE^r$，我们表明，存在一个最小值$r_{min}$，超过该生成可以通过嵌入纳米载体增强。对于具有嵌入式纳米载体的体生成器，我们深入研究了子带间散射的细节，并表明它对生成的增强具有有限的贡献。随后，我们讨论了现实的方面，如平滑的传输截止的效果，并表明，对于$r>r_{min}$，优化的能量势垒是足够宽，足以散射低能量的电子，一个非常宽的障碍是有害的性能。分析所获得的结果应提供一般的设计准则，通过能量过滤增强热电发电。我们的非平衡方法通常是有效的，在当地的准平衡的情况下，因此设置了热电器件分析，例如，帕尔贴冷却附近的屏障界面的未来发展的阶段。
2017-08-15 cond-mat.mes-hall
Towards a dynamical approach to the calculation of the figure of merit of thermoelectric nanoscale devices
热电能量转换的研究，即重新利用某些机械或化学过程产生的废热发电，最近取得了一些势头。计算进入这种能量转换的品质因数的电子参数，并因此发现有效材料，通常从Landauer的量子输运方法与Onsager的线性响应理论开始。众所周知，这一办法存在某些严重缺陷。在这里，我们讨论的替代动力学方法，可以超越的有效性的Landauer/Onsager的电子运输的方法。它们可用于验证Landauer/Onsager方法的预测，并研究该方法不令人满意的系统。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphdiyne: a two-dimensional thermoelectric material with high figure of merit
石墨二炔作为一种新型的碳同素异形体，由于其独特的二维结构而引起了人们的广泛关注。在这里，我们通过多尺度计算证明，与石墨烯不同，graphdiyne具有天然的带隙，同时具有高电导率，大塞贝克系数和低热导率。在空穴和电子的载流子浓度分别为2.74*10^11/cm ^2和1.62*10^11/cm ^2时，石墨烯的室温ZT值可分别优化为3.0和4.8，这使其成为热电界实现“声子-玻璃和电子-晶体”概念的理想体系。
2015-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Thermoelectric Performance of Nanostructured Nickel Doped Ag2Te
研究了Ni掺杂Ag_（2-x）Ni_xTe（x = 0，0.015，0.025&0.055，0.115，0.155）纳米结构在5 K ~ 575 K温度范围内的热电性能。Ag 2 Te纳米结构的电阻率在5 K至300 K的初始金属行为，演变成两个金属到绝缘体的转变（MIT）在低温和中温制度，随着x的增加，由于莫特可变范围跳跃（VRH）和Arrhenius输运，分别。它们的塞贝克系数在此温度范围内几乎呈线性变化，表现出金属或掺杂简并半导体行为。值得注意的是，塞贝克系数的这种行为与在电阻率中观察到的Mott VRH传导相反。在410 K至425 K之间，随着与结构相变相关的热导率的急剧降低，电阻率和S的稳定增加在x = 0.155的480 K附近实现了0.86的最大热电优值（ZT）。这比块状Ag 2 Te的高约83%，并且显示出比迄今为止报道的Ag 2 Te纳米结构的最佳值的显著改善。因此，这项研究表明，同时纳米复合材料的形成，掺杂和纳米结构化可能是一种有效的策略，用于调整电子和声子传输，以提高材料的热电性能。
2022-10-25 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric performance of weakly coupled granular materials
研究了非均匀纳米颗粒材料在晶粒间弱隧穿电导（g_t < 1）下的热电性能。考虑到费米面附近的化学势的移动和态密度的不对称性，我们计算了热电势和品质因数。我们表明，晶粒之间的弱耦合导致高热电势和低热导率，导致相对较高的值的品质因数的顺序。我们估计的温度下的品质因数有其最大值的二维和三维样品。我们的结果适用于许多新兴材料，包括人工自组装纳米颗粒阵列。
2009-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large enhancement of the thermoelectric figure of merit in a ridged quantum well
近年来，人们在脊量子阱（RQW）中观察到并研究了新的量子特性。量子阱层表面上的周期性脊对电子波函数施加了附加的边界条件并降低了量子态密度。结果，RQW的化学势增加，并成为脊高度依赖。在这里，我们提出的系统包括RQW和附加层的顶部的脊形成周期性系列的p+-n+结（或金属-n+结）。在这样的系统中，电荷耗尽区在脊内发展，有效脊高度减小，成为温度T的较强函数。因此，化学势的T依赖性放大，塞贝克系数S增大。我们研究了脊上具有突变p ~+-n ~+结或金属-n ~+结的半导体RQW系统中的S。玻尔兹曼输运方程的基础上进行的分析表明，在这两种情况下，S显着增加。同时，其他输运系数不受结的影响。计算表明，相对于大块材料，热电优值ZT增加了一个数量级。
2009-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Enhanced thermoelectric figure of merit in vertical graphene junctions
在这项工作中，我们研究了由两个部分重叠的石墨烯片在交叉平面方向上相互耦合组成的结的热电性能。结果表明，由于石墨烯层之间的弱范德华相互作用，在这些结中的声子电导强烈减少，相比于单石墨烯层结构，而它们的电性能受到微弱的影响。通过利用这种效应，我们证明了在室温下，在由带隙石墨烯材料制成的结中，例如石墨烯纳米带和石墨烯纳米网，热电优值可以达到高于1的值。还讨论了热电性能对结长的依赖关系。因此，该理论研究提出了一种有效的方法来提高石墨烯器件的热电效率。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall
Use of similatity criteria for evaluating the thermoelectric figure of merit of superlattices
在本文中，一般的关系，允许评估两个二维超晶格和三维晶体的品质因数与二次和各向同性的自由载流子的能谱导出。结果表明，在无量纲温度和散射系数相同的情况下，超晶格的优值总是低于三维晶体的优值。如果超晶格中自由载流子气体的无量纲温度和（或）散射系数显著高于三维晶体，则超晶格的优值可以变得高于三维晶体的优值。
2015-11-02 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
Thermoelectric properties of a nanocontact
采用紧束缚近似和格林函数方法计算了由两个单壁碳纳米管（SWNT）构成的纳米接触的热电性能。结果表明，半导体纳米管可以具有很高的塞贝克系数非常接近实际的费米能量。这反过来又导致很高的品质因数，很容易超过1。通过改变化学势来改变性质可以通过掺杂或施加（纳米）栅极电压来实现。接触附近杂质的存在也强烈地改变了性质，并且这可以被利用，以便设计具有高热功率和品质因数的器件。
2005-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Penta-Silicene with a High Room-Temperature Figure of Merit
硅是纳米技术中最常用的化学元素之一。自2015年以来，二维（2D）硅烯（石墨烯的硅类似物）已经很容易获得用于制造场效应晶体管。近年来，作为硅烯家族的新成员，五硅烯及其纳米粒子被实验性地生长在Ag（110）表面上，具有奇异的电子性质。然而，五硅烯的热电性能尚未研究到目前为止，这将阻碍其潜在的应用，从废热发电和固态珀耳帖冷却器。基于玻尔兹曼输运理论和从头计算，我们发现，penta-silicene显示出显着的室温优值系数ZT为3.4和3.0，在可达的空穴和电子浓度，分别。我们将这种高ZT归因于优越的布丁模电子能带结构和超低的晶格热导率。这一发现为五边形纳米结构的输运性质提供了新的见解，并突出了室温下热电材料的潜在应用。
2020-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
High thermoelectric figure of merit of quantum dot array quantum wires
由于硅基量子线具有成本低、制作工艺成熟等优点，如何设计出品质因数（$ZT$）大于3的硅基量子线一直是人们研究的热点。提出了一种由有限个三维量子点（QD）阵列耦合到电极上构成的量子线，以实现具有优化功率因数的高效热电器件。通过调整点间耦合强度，三维量子点阵列的透射系数可以呈现三维、二维、一维和一维拓扑分布函数。这种拓扑效应对热电性能的揭示。一维拓扑分布函数显示了最大功率因数和最佳$ZT$值。我们已经证明，具有低于$20~nm$的直径和长度$250~nm$的3D硅QD阵列纳米线显示出在室温附近实现$ZT\ge 3$的高潜力。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall
Enhancement of the thermoelectric figure of merit in a quantum dot due to the Coulomb blockade effect
研究了量子点在库仑阻塞机制下的品质因数。发现如果只考虑量子点中的单个能级，则$ZT$的品质因数可能相当高。另一方面，当量子点中有两个或多个能级且没有库仑相互作用时，由于小的能级间距，$ZT$被双极效应强烈抑制。然而，在库仑相互作用的存在下，有效能级间距增大，双极效应减弱，导致$ZT$相当高。因此，更有可能找到具有大库仑相互作用的高效热电量子点。通过使用典型QD的参数，$ZT$可以达到5以上。
2010-12-14 cond-mat.mes-hall
Thermal Properties of Graphene, Carbon Nanotubes and Nanostructured Carbon Materials
近年来，材料的热性能引起了科学界和工程界的广泛关注。碳同素异形体和衍生物在其导热能力方面占据独特的位置。碳材料的室温热导率跨越了非常大的范围-超过五个数量级-从最低的无定形碳到最高的石墨烯和碳纳米管。我回顾了碳材料的热性能和热电性能，重点介绍了石墨烯、碳纳米管和具有不同无序度的纳米结构碳材料的最新研究结果。特别注意的是，在二维晶体中，特别是在石墨烯的热传导的不寻常的尺寸依赖。展望了石墨烯和碳材料在电子热管理领域的应用前景。
2011-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of thermoelectric figure-of-merit of Graphene upon BN-doping and sample length reduction
使用基于第一性原理密度泛函微扰理论的长度相关晶格热导率（\k{appa} L）的计算，并使用我们先前计算的电输运结果（Phys Rev B 95 085435（2017）），我们报告了单层和双层石墨烯的热电优值（ZT）的结果。我们发现掺杂氮化硼的石墨烯样品的ZT增加了近十倍，并且样品长度减少。我们还比较了\k{appa} L使用迭代实空间方法计算与传统的分析Callaway-Klemens方法，并获得弯曲（ZA）声子模式是占主导地位的热输运不同于在后者的方法。我们的计算与现有的实验数据符合得很好。
2018-09-04 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
Multiterminal single-molecule--graphene-nanoribbon thermoelectric devices with gate-voltage tunable figure of merit ZT
我们研究热电装置，其中一个单一的18-轮烯分子连接到金属锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）通过高度透明的接触，允许从ZGNR的渐逝波函数注入到分子环。它们的重叠在电子传输中产生峰值，而ZGNRs另外抑制了对热电势的空穴贡献。因此，优化的热功率，连同通过ZGNR-分子-ZGNR结构的声子输运的抑制，在室温下产生热电优值系数ZT ~ 0.5，并且在液氮温度以下产生0.5 < ZT < 2.5。使用非平衡格林函数形式主义结合密度泛函理论，最近扩展到多终端设备，我们展示了如何传输谐振也可以操纵施加到第三ZGNR电极的电压，作为顶栅覆盖分子环，调整ZT的值。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall
Unconventional thermoelectric behaviors and enhancement of figure of merit in Rashba spintronic systems
利用线性化Boltzmann方程的精确解研究了强自旋轨道耦合二维Rashba系统的热电输运。揭示了一些不寻常的输运行为。当费米能级$E_{F}$在能带交叉点以上时，电导率呈Drude形式;当费米能级$E_{F}$在能带交叉点以下时，电导率呈非Drude形式，是$E_{F}$的二次函数.当$E_{F}$位于带交叉点附近时，Mott关系破裂。结果表明，当$E_{F}$下降到带交叉点以下时，热电势和热电优值大大增强。这种增强不仅归因于一维类态密度，而且还归因于带交叉点以下的非常规带内弹性散射。这些结果和弛豫时间近似得到的结果之间的差异进行了详细讨论。
2015-06-13 cond-mat.mes-hall
Selective Enhancement in Phonon Scattering leads to High Thermoelectric Figure of Merit in ZnO -- Graphene Oxide Core-shell Nanohybrids
ZnO是一种很有前途的环境友好热电材料。然而，需要解决差的TE品质因数（zT）以实现用于商业应用的显著TE效率。在这里，我们证明了声子散射的选择性增强导致RGO封装的Al掺杂的ZnO核壳纳米杂化物的zT增加，通过一个简单的和可扩展的方法合成。已经发现，将1原子%的Al与1.5重量%的RGO结合到ZnO（AGZO）中显示出zT（在1100 K下=0.52）的显著增强，这与裸未掺杂ZnO相比大一个数量级。光致发光和X-射线光电子能谱学测量证实，RGO封装显着淬灭ZnO中的表面氧空位随着新的间隙Zn施主态的成核。Tunneling光谱表明，裸ZnO的带隙为~ 3.4 eV，在RGO封装后有效地降低到~ 0.5 eV，促进电荷传输。电导率的提高也得益于使用放电等离子体烧结方法实现的超过95%的致密化，这有助于将GO还原成RGO。相同的Al掺杂和RGO盖帽协同地通过增强的声子-声子和点缺陷-声子散射来大幅降低热导率。这些对电导率和热导率的相反影响提高了功率因数以及zT值。总之，本研究为氧化物- RGO热电材料的合成提供了一条切实可行的路线，可用于高温热电发电。
2021-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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 performance of granular semiconductors
本文研究了晶粒间具有弱隧穿电导的半导体颗粒的热电性质，g_t < 1。我们计算的热电势和品质因数考虑到转移的化学势和费米表面附近的状态密度的不对称性，由于n-或p-型掺杂的Efros-Shklovskii制度的温度小于充电能量。我们发现，对于弱耦合半导体晶粒的品质因数是优化的典型材料的晶粒尺寸为5 nm的顺序，其值可以大于1。我们还研究了补偿颗粒半导体的情况下，并表明，在这种情况下，热电势仍然可以是有限的，虽然两到三个数量级小于在未补偿制度。
2009-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fibonacci-Engineered Spin and Charge Thermoelectrics in a Long Range Su-Schrieffer-Heeger Chain: A Pathway to Giant Figure of Merit
研究通过 Fibonacci 非周期格点调制及可调 NN/NNN 跃迁扩展 SSH 模型，揭示电荷与自旋通道 ZT 的显著增强，为低维自旋热电器件提供框架。
2025-10-21 cond-mat.mes-hall
Large thermoelectric power and figure of merit in a ferromagnetic-quantum dot-superconducting device
我们研究了耦合到铁磁和超导电极的量子点的热电性质。在铁磁-量子点界面处的自旋极化隧穿和塞曼分裂量子点能级的外部磁场的应用的组合导致热电势（塞贝克系数）的大值。重要的是，热电势可以通过连接到点的外部栅极电压来调节。我们计算了衡量热电转换效率的品质因数，发现它达到了很高的值。我们讨论了Andreev反射过程和准粒子隧穿进出超导接触的不同贡献。此外，我们得到的磁热电势和自旋Seebeck效应，这表明，在我们的设备中的自旋电流可以控制的温度梯度的戏剧性的变化。
2016-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
First-principles calculation of the thermoelectric figure of merit for [2,2]paracyclophane-based single-molecule junctions
本文从理论上研究了基于{[} 2，2 {]}对位环芳的单分子结的热电输运。结合电子和振动结构，从密度泛函理论（DFT），与非平衡格林函数技术，使我们能够在第一原理水平上处理电子和声子输运性质。对于电子部分，我们包括一个近似的自能校正，基于DFT+ $Σ$方法。这使我们能够对进入热电优值$ZT$的所有线性响应传输系数进行可靠的预测。对环芳烷衍生物通过连接不同的官能团在调节其化学性质方面提供了很大的灵活性。我们表明，对于特定的分子，官能团主要影响热电势，允许调整其符号和绝对值。我们预测，裸paracyclophane的官能化导致大大增强的电子贡献$Z_{\mathrm{el}}T$的品质因数。然而，声子对热导率的高贡献强烈抑制了$ZT$。我们的工作表明，包括声子热导的重要性，任何现实的估计的$ZT$非共振分子输运结。此外，它显示了一系列可用分子的热电性能的化学调谐的可能性，导致同样执行空穴和电子导电结基于相同的分子框架。
2015-03-07 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric coefficients and the figure of merit for large open quantum dots
我们考虑在相位相干输运极限下混沌或无序量子点的热电响应，用随机矩阵理论进行统计描述。我们计算的热电系数（Seebeck $S$和Peltier $Π$）的全分布，和热电优值$ZT$，在任意温度和外部磁场的大开口点，当模式的数量在左，右引线（$N_{\rm L}$和$N_{\rm R}$）是大的。计算结果表明，热电系数和$ZT$在温度为无功能量的一半时最大，而磁场可以忽略不计。它们即使在最大值时也很小，但在所有温度下都表现出一种普适性，即它们不依赖于左右导联$(N_{\rm L}-N_{\rm R})$之间的不对称性，尽管它们依赖于$(N_{\rm L}+N_{\rm R})$。
2019-01-22 cond-mat.mes-hall nlin.CD quant-ph
Thermoelectric transport properties of a T-shaped double quantum dot system in the Coulomb blockade regime
研究了用广义Anderson哈密顿量描述的T型双量子点系统的热电性质。系统的电导（G）和基本的热电参数，如塞贝克系数（$S$）和热导率（$κ$），以及系统的热电品质因数（ZT）的数值估计的基础上的格林函数形式主义，包括贡献高达Hartree-Fock水平。我们的研究结果占有限的现场库仑相互作用项在两个组件量子点，并讨论了各种方式导致增强的热电品质因数的系统。我们表明，在库仑阻塞制度的法诺共振的存在下是负责强烈违反的Wiedemann-Franz定律和系统的品质因数（$ZT$）的相当大的增强。
2014-12-01 cond-mat.mes-hall
Thermoelectricity by Perfectly Conducting Channels in Quantum Spin Hall Systems
在窄带几何条件下，研究了二维量子自旋霍尔系统的热电输运。我们发现，在高温下，在体状态的电子占主导地位。通过降低温度，“完美传导”的边缘通道变得占主导地位，并且发生体到边缘的交叉。相应地，通过降低温度，品质因数首先降低，然后由于边缘状态主导的热电输运而再次增加。
2010-04-09 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
On conditios of high figure of merit and methods of search for promising superlattice thermoelectric materials
本文严格计算了超晶格热电材料（SL TEM）在费米面（FS）任意开度下，其能谱的实三维性和非抛物性的优值，结果表明，在300- 500 K温度范围内，SL TEM的优值随FS开度的增大而急剧增大。然而，由于热导率的晶格分量的存在，SL TEM的品质因数对层间距离有相当大的响应，并且随着层间距离的增加而急剧下降。此外，对同一种材料，还计算了制冷机在最简模型框架下的性能系数。它被建立，如果材料带谱Fivaz模型描述，性能系数急剧增加的水平的开放性FS和瞬态FS的情况下，它达到1.9之间的温度为300和230 K。然而，SL TEM的层之间的距离增加2倍，它下降到0.4基于所获得的标准，四种方法的搜索有前途的SL TEM与使用的量化磁场提出。
2015-09-06 cond-mat.mes-hall
Substantial enhancement in thermoelectric figure-of-merit of half Heusler ZrNiPb alloys
三元半Heusler合金是近年来研究的热点之一，其热电优值（ZT）的提高是研究的重点。特别令人感兴趣的是ZrNiPb基半赫斯勒（HH）合金，其中在773 K的ZT = 0.7的最佳值已通过共掺杂Sn和Bi在Pb位实现。在这项工作中，我们确定了一个优秀的ZT为1.3的ZrNi1+ xPb0.38Sn0.6Bi0.02（x= 0.03，在773 K）复合合金。这是通过在HH基质中引入全Heusler（FH）的次要相来协同调节电子和热性质来实现的。这些富Ni的ZrNi 1+合金通过电弧熔化合成，然后通过火花等离子烧结（SPS）固结。xPb0.38Sn0.6Bi0.02通过XRD和SEM表征了这些合金，其显示了包括HH基质相和FH第二次次要相的纳米复合材料的形成。ZT的提高主要归因于功率因数的同步提高和热导率的约25%的降低。还计算了所有样品的热电相容性因子（S）。理论计算的热电器件效率最好的样品ZrNi 1.03 Pb 0.38 Sn 0.6 Bi 0.02估计为13.6%。我们的研究结果表明，通过成分调整方法在HH化合物中进行控制微调将导致新的非化学计量HH相，其具有增强的ZT值，用于高效的热电器件制造。
2022-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Inhomogeneous Thermal Conductivity Enhances Thermoelectric Cooling
我们从理论上研究了热电冷却性能的增强，在热电装置的材料具有不均匀的热导率，超出了通常的做法，提高热电优值ZT。这种热电器件中焦耳热的耗散是不对称的，这可以产生更好的热电冷却性能。虽然热电优值和性能系数仅略有提高，但最大冷却功率和最大冷却温差都可以显著提高。这一发现可用于增加冷端的热吸收。焦耳热的不对称耗散也导致热整流。
2014-06-26 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 effects in a double quantum dot system weakly coupled to ferromagnetic leads
分析了弱耦合双量子点串联系统与铁磁导线的热电效应。通过Hubbard算子得到了电导、热导和热系数的形式表达式。结果表明，虽然热功率是独立的极化的引线，品质因数是由极化的增加减少。温度和点间隧穿对品质因数的影响也进行了研究，并观察到，点间隧穿强度的增加导致品质因数的降低。分析了温度对导热系数的影响。
2012-04-17 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric figure of merit enhancement in dissipative superlattice structures
利用非相干量子输运理论，我们研究了线性工作状态下耗散超晶格结构的热电性能。使用{ \it{dissipative} }非平衡格林函数形式主义耦合自洽与泊松方程，我们报告了一个增强的品质因数$zT$在多势垒器件设计。建议的增强，我们表明，是通过非相干传输触发的电子热导急剧减少的结果。我们表明，最大的$zT$值为18可以通过列入非相干弹性散射过程实现。塞贝克系数也有合理的增强，最大值为$1000~μV/K$，这归因于非相干输运引起的电子滤波的增强。明显的是，随着超晶格长度的增加，热传导急剧降低，尽管功率因数显示出整体退化。虽然已知界面的存在会杀死声子热传导，但我们的分析表明，超晶格结构中的非相干过程也可以有效地杀死电子热传导。我们相信，这里提出的分析可以设置一个阶段，以更好地了解异质结构热电器件的电子工程中的非相干散射和相干量子过程之间的相互作用。
2020-06-28 cond-mat.mes-hall
Bulk Nanocrystalline Thermoelectrics Based on Bi-Sb-Te Solid Solution
采用不同的球磨工艺制备了粒径约为10 nm的p-Bi-Sb-Te纳米粉体。在不同条件下的冷压和热压以及SPS工艺用于将粉末固结成块状纳米结构和纳米复合材料。由于再结晶而使纳米颗粒生长减慢的主要因素是温度和压制持续时间的降低、压力的增加以及小价值添加剂（如MoS 2、热膨胀石墨或富勒烯）的添加。采用SPS方法制备的Bi_（0，4）Sb_（1，6）Te_3块体纳米结构的热电优值ZT=1.22（360 K）。从理论上研究了BixSb_（2-x）Te_3基块体纳米晶半导体热电效率提高的机理。纳米晶粒尺寸的减小可以导致热电优值的改善。BixSb_（2-x）Te_3块体纳米结构中的电导率、热导率和热电势随纳米颗粒尺寸的变化关系与实验数据吻合较好。
2012-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric transport through Majorana bound states and violation of Wiedemann-Franz law
我们研究的热电输运通过Kitaev链托管马约拉纳束缚态（MBS）在其两端的功能。我们描述了两种不同的配置MBS和正常的电流引线之间的塞贝克系数和ZT品质因数的行为。我们发现一个重要的违反Wiedemann-Franz定律，在这些几何形状之一，导致相当大的值的热电效率在一个狭窄的窗口中的化学势远离中性。这些发现可能会导致有趣的热电为基础的MBS检测设备，通过测量的塞贝克系数和品质因数。
2016-08-06 cond-mat.mes-hall
Line Edge Roughness Effects on the Thermoelectric Properties of Armchair Black Phosphorene Nanoribbons
本研究利用紧束缚方法与非平衡格林函数技术，探究线边缘粗糙度对扶手椅型黑磷烯纳米带热电性能的影响，发现功率因子和优值系数随尺寸变化，且短窄与长宽纳米带优值更高。
2025-01-23 cond-mat.mes-hall
Hierarchical nanostructuring approaches for thermoelectric materials with high power factors
采用量子输运的非平衡格林函数方法研究了分级纳米结构材料的热电功率因子，包括电子与声学和光学声子的相互作用.我们描述了分层纳米结构的超晶格势垒或阱，结合量子点势垒或阱纳米夹杂物，以及在中间区域的空隙。我们表明，这些结构可以设计的方式，功率因数不仅在很大程度上是免疫的纳米结构特征的存在下，但在某些条件下，可以实现的好处，以及。有趣的是，我们表明，这些设计方法与电流的能量弛豫以及载流子散射是否受弹性或非弹性过程的限制有关。特别地，当纳米结构形成势垒时，功率因数可以在弹性散射条件下显著增强，而与纳米结构密度和势垒高度无关。然而，当非弹性散射过程占主导地位时，功率因数不可避免地降低。在纳米结构形成势阱的情况下，尽管略有下降，但在弹性或非弹性散射过程下，功率因数是相当有弹性的。这些纳米结构设计方法可以帮助打开新一代纳米结构热电材料的优化路径，不仅针对热导率的降低，而且同时提高功率因数。
2019-01-14 cond-mat.mes-hall
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
Statistical analysis of the figure of merit of a two-level thermoelectric system: a random matrix approach
使用随机矩阵理论的工具，我们开发了一个统计分析的热电低维系统的输运性质的两个电子库设置在不同的温度和化学势，并通过一个低密度的状态的两个能级量子点，作为一个导电的混沌腔连接。我们的确切治疗的混沌行为在这样的设备在于散射矩阵形式主义和收益率的联合概率分布函数的塞贝克系数和传输配置文件，以及边缘分布，在任意费米能量的解析表达式。散射矩阵属于圆形系综，我们采样数值计算的传输函数，塞贝克系数，以及它们之间的关系。精确的输运系数的概率分布被发现是高度非高斯的少量的传导模式，和分析和数值结果是非常吻合的。系统的性能也进行了研究，我们发现，最佳的性能是获得半透明量子点，进一步，这种最佳可能会提高系统的导电模式少。
2016-07-07 cond-mat.mes-hall
Gate voltage controlled thermoelectric figure of merit in three-dimensional topological insulator nanowires
研究了三维拓扑绝缘体纳米线表面态的热电性质。利用紧束缚哈密顿量结合非平衡格林函数方法，得到了Seebeck系数$S_c$和无量纲热电优值$ZT$.它们强烈地依赖于栅极电压以及纵向和垂直磁场。通过改变栅极电压或磁场，可以容易地控制$S_c$和$ZT$的值。在零磁场和零栅压下，或在大垂直磁场和非零栅压下，$ZT$具有较大的值。由于电子-空穴对称性，$S_c$是费米能量的奇函数，而$ZT$是偶函数，与磁场无关。当量化的透射系数从一个平台跳到另一个平台时，$S_c$和$ZT$示出峰值。当费米能级在狄拉克点附近时，出现最高峰。在零垂直磁场和零栅压下，对于纵向磁通量$ϕ_{\parallel} = 0 $和$π$，$S_C$的$n$第h峰的高度分别为$\frac{k_B}{e}\texttt{ln}2/(|n|+1/2)$和$\frac{k_B}{e}\texttt{ln}2/|n|$。最后，我们还研究了障碍的影响，发现$S_c$和$ZT$对障碍是鲁棒的。特别地，即使在强无序下，大值的$ZT$也可以存活。这些特性（$ZT$具有大的值、易于调节和对无序具有鲁棒性）对于热电的应用是非常有益的。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall
The Impact of Geometric Blockade on Thermoelectric Transport in Triangular Triple Quantum Dots
The Renmin University of China（中国人民大学）
研究揭示了几何阻塞对三角三量子点热电输运的影响，发现低温下几何阻塞缓解可显著提升热电优值。
2026-01-31 cond-mat.mes-hall
Large enhancement of thermoelectric effects in a double quantum dot system due to interference and Coulomb correlation phenomena
从理论上研究了外磁/磁引线耦合的双量子点系统中的热电效应。基本的热电输运特性，如热功率，电子的贡献，热导，和相应的品质因数，已经计算的线性响应理论和格林函数形式主义在Hartree-Fock近似库仑相互作用。发现由于库仑阻塞的作用，热效率（ZT值）得到了提高，量子干涉效应使ZT值进一步显著提高。库仑关联和干涉效应都导致了对Wiedemann-Franz定律的强烈违反。分析了自旋相关输运和自旋偏置对热电效应的影响，特别是对Seebeck效应和自旋Seebeck效应的影响。
2012-02-28 cond-mat.mes-hall
Control of thermoelectric properties of phase-coherent molecular wires
我们演示了如何氧化还原控制的分子内量子干涉相位相干分子线可以用来提高热电势（塞贝克系数）S和热电系数的优点ZT的单分子连接到纳米间隙电极。利用第一性原理理论，我们研究了一族九个分子的热电性质，这是由二硫醇封端的低聚（苯乙炔）（OPEs）含有各种中心单元。独特的是，该家族的一个分子具有通过三键连接到与金电极结合的末端硫原子的基于共轭并苯的中心骨架，并包含完全共轭的氢醌中心单元。我们表明，S和电子贡献ZelT的品质因数ZT可以显着提高通过氧化的氢醌，以产生第二个分子，它具有交叉共轭蒽醌中心单元。这种增强源于前者的π共轭到后者的交叉共轭的转换，这促进了费米能处尖锐的反共振的出现。与其余七个共轭分子的热电性能的比较表明，如此大的S和ZelT值是前所未有的。我们还评估了声子对热导的贡献，这使我们能够计算完整的品质因数ZT = ZelT/（1 + \k{appa} p/ \k{appa} el），其中\k{appa} p是声子对热导的贡献，\k{appa} el是电子贡献。对于非结构化金电极，需要\k{appa} p/ \k{appa} el >> 1，因此需要降低\k{appa} p的策略以实现最高可能的品质因数。
2015-09-09 cond-mat.mes-hall
