Thermoelectric transport of perfectly conducting channels in two- and three-dimensional topological insulators
拓扑绝缘体具有新颖的输运性质的无隙边缘/表面态。其中，有两类完全导电的通道，是免费的背散射：边缘状态的二维拓扑绝缘体和一维状态局部的某些三维拓扑绝缘体的位错。我们展示了这些新的状态如何影响系统的热电性能，并讨论了使用这些具有完美导电通道的材料来提高热电优值的可能性。
2010-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical investigation of thermoelectric topological crystalline insulator Pb$_{0.77}$Sn$_{0.23}$Se
Pb $_{0.77}$ Sn $_{0.23}$ Se是由PbSe和SnSe两种有前途的热电材料组成的新型合金，在300 K以下表现出温度依赖的带反转。最近的工作表明，这种能带反转也符合平凡到非平凡的拓扑相变。为了理解热电效率的关键属性如何受到能带反转的影响，我们测量了Pb $_{0.77}$ Sn $_{0.23}$ Se的宽带光学响应作为温度的函数。我们发现明确的光学证据的带反转在$160\pm15$ K，并使用扩展的Drude模型，以准确地确定一个$T^{3/2}$依赖的体载流子寿命，与电声声子散射。由于高的体载流子掺杂水平，没有发现拓扑表面状态的区别签名，尽管它们的存在不能从我们的数据中排除。
2014-07-31 cond-mat.mtrl-sci
A topological transition-induced giant transverse thermoelectric effect in polycrystalline Dirac semimetal Mg3Bi2
为了实现热电能量转换，拓扑材料中大的横向热电效应是至关重要的。然而，拓扑电子结构与横向热电效应之间的一般关系仍然不清楚，限制了新型横向热电材料的合理设计。本文中，我们在多晶Mn掺杂Mg 3 +δ Bi 2材料中发现了拓扑跃迁诱导的巨横向热电效应，该材料具有相当大的横向热电势（617 uV/K）、功率因数（20393 uWm-1 K-2）、磁电阻（16600%）和电子迁移率（35280 cm 2 V-1 S-1）。高性能是由Mn掺杂的存在下，诱导从拓扑绝缘体到狄拉克半金属的转变的化学压力和无序效应的调制触发的。本文所描述的高性能多晶Mn掺杂Mg 3 +δ Bi 2通过拓扑相变增强横向热电效应，为横向热电材料的设计开辟了一条新的途径。
2022-11-19 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 Performance and Anomalous Seebeck Effects in Topological Insulators
提高热电优值zT是材料科学中最大的挑战之一。最近发现的拓扑绝缘体（TI）在这方面提供了新的希望。在这项工作中，我们从理论上证明，zT是强烈的大小依赖于TI，和大小参数可以调整，以提高zT显着大于1。此外，我们表明，在TI的边缘状态的寿命是强烈的能量依赖性，导致大的和异常的塞贝克效应与相反的符号的霍尔效应。这些优异的性能使钛合金成为热电科学和技术领域中极有前途的材料。
2014-05-21 cond-mat.mes-hall 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
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
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
Thermoelectric effects in topological crystalline insulators
我们研究了在短程和长程杂质相互作用下拓扑晶体绝缘体的电导率和热电效应。我们采用广义玻尔兹曼形式的各向异性费米表面系统。由于表面态能带结构鞍点处的范霍夫奇异性，电导率随掺杂浓度的变化呈现局部极小值。在高能量狄拉克点处的载流子的带间散射的抑制导致电导率的最大值。当费米能级通过电导率的极值时，塞贝克系数改变符号。此外，它揭示了深刻的热电效应，可以达到这些极值点附近。
2016-11-27 cond-mat.mes-hall 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
Thermoelectric efficiency of topological insulators in a magnetic field
研究了三维拓扑绝缘体在磁场中的热电特性。我们发现，在高密度的这些孔在运输方向上的热电优值，ZT，可以是大的，由于拓扑保护的导电表面和抑制的声子热导率的贡献。通过施加外部磁场，可以在表面态谱中诱导出子能隙。我们表明，热电效率可以控制由这个可调的子带导致的ZT值远大于1。对于合理的系统参数和其通过磁场的可调谐性，如此高的ZT值使得该系统成为纳米器件的热管理应用的强有力的候选者，特别是在低温下。
2011-10-27 cond-mat.mes-hall 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
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
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
Thermoelectric properties of 3D topological insulator: Direct observation of topological surface and its gap opened states
本文报道了用单晶Bi $_{2-x}$ Sb $_x$ Te $_{3-y}$ Se $_y$薄膜外延生长的三维拓扑绝缘体（3D-TI）中拓扑表面狄拉克态（TSDS）的热电特性。两个内在的非平凡的拓扑表面状态，金属TSDS（m-TSDS）和间隙开放的半导体拓扑状态（g-TSDS），被成功地观察到的电输运，和重要的TE参数（电导率（$σ$），热导率（$κ$），和热电（$S$）准确地确定。纯m-TSDS的$S$ =-44 μVK $^{-1}$，这比常规金属的$^{-1}$高一个数量级，对于g-TSDS，该值提高到-212 μVK $^{-1}$。它清楚地表明，半经典玻尔兹曼输运方程（SBTE）的框架内的恒定弛豫时间（$τ$）最常用的常规分析不能有效的3D-TI和强大的能量依赖的弛豫时间$τ(E)$超过玻恩近似是必不可少的作出内在的解释。虽然$σ$在m-TSDS上受到保护，但$κ$受到拓扑表面上的无序的极大影响，从而在拓扑保护的电子传导和声子输运之间产生不同的效果。
2017-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Thermal and thermoelectric properties of an antiferromagnetic topological insulator MnBi$_2$Te$_4$
MnBi $_4$ $_2$ Te中本征反铁磁拓扑绝缘体（AFM-TI）的发现引起了人们的广泛关注，其中最重要的是它的电学性质。在本文中，我们报告的电子，热，和热电输运的研究，这个新发现的AFM-TI。温度和磁场的电阻率，热导率和塞贝克系数的依赖性表明在这个系统中的电荷，晶格和自旋自由度之间的强耦合。此外，MnBi $_2$ Te $_4$表现出大的反常能斯特信号，这与场致倾斜反铁磁态的非零Berry曲率有关。
2022-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Change-over of carrier type and magneto-transport property in Cu doped Bi2Te3 Topological Insulators
研究了Cu掺杂Bi_2Te_3拓扑绝缘体的结构、电阻率、热电势和磁输运性质。通过霍尔效应和热电功率测量，观察到Bi_2Te_3中Te位Cu掺杂引起的载流子从n型向p型的调谐。Cu的掺杂降低了载流子的迁移率，这说明费米能级从体导带向体价带移动。此外，在高磁场下，纯Bi_2Te_3的线性磁电阻（LMR）与时间反转对称性（TRS）保护的无带隙拓扑表面态有关，而Cu的掺杂破坏了TRS，使带隙开放，从而猝灭了LMR。
2016-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Topological Insulator VxBi1.08-xSn0.02Sb0.9Te2S as a Promising n-type Thermoelectric Material
本研究报道V掺杂Bi1.08Sn0.02Sb0.9Te2S拓扑绝缘体作为n型热电材料，通过调控带隙和利用拓扑表面态，在550 K实现ZT约0.8，并用廉价硫替代部分碲降低成本。
2023-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Electronic thermoelectric power factor and metal-insulator transition in FeSb2
我们发现，合成诱导的金属-绝缘体转变（MIT）的电子输运沿正交c轴的FeSb $_{2}$单晶的电导率大大提高，同时保持在一个相对较高的水平的热电势。通过这种方法，热电功率因数在28 K下被提高到新的记录高的S $^{2}$ $σ$ $\sim$ 8000 $μ$ WK $^{-2}$ cm $^{-1}$。我们发现，在FeSb $_{2}$大的热电势可以合理化的相关电子模型内的两个频带具有大quasipararticle差距，而MIT是由细微的结构差异引起的。实验结果证明关联电子可以产生极端的功率因数值。
2012-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Design Principles for Topological Thermoelectrics
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本文探讨拓扑材料的热电性能，特别是节点半金属，分析其拓扑特性如何提升热电效率，提出设计原则以优化热电材料性能。
2025-09-29 cond-mat.mtrl-sci
On Behind the Physics of the Thermoelectricity of Topological Insulators
拓扑绝缘体是最好的热电材料，涉及到超越其固态和电子结构的复杂物理。我们发现，存在拓扑贡献的热电效应之间产生的拓扑和热量子场论在非常低的能量。这种形式主义为我们提供了一个与温度T成比例的量子化拓扑质量，这两个量都与电势V直接相关，并得到一个塞贝克系数，在那里我们确定了一个异常的贡献，我们将其与接近拓扑带的真实电子-空穴Schwinger对的产生联系起来。最后，我们找到了一个一般的表达式，考虑到电子的贡献，这些拓扑材料的无量纲优值，得到一个值为2.73，适用于Bi $_2$ Te $_3$，它被报道的值为2.4，只使用最基本的拓扑数（0或1）。
2018-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric refrigerator based on asymmetric surfaces of a magnetic topological insulator
热电（TE）制冷（例如珀耳帖冷却器）使得电能能够直接转换热能的独特机会成为可能。在这里，我们提出了一个TE模块的制冷和发电模式，利用非对称表面的磁性拓扑绝缘体（量子反常霍尔绝缘体）与周期性阵列的中空填充有两个不同的绝缘体。基于玻尔兹曼输运理论，我们证明了其效率，即，在低于300 K的低温状态下，无量纲品质因数ZT超过1。所提出的装置可以用作在小规模冷却中需要精确温度控制的热管理装置。
2021-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exchange-biased topological transverse thermoelectric effects in a Kagome ferrimagnet
Kagome金属TbMn 6Sn 6最近通过扫描隧道显微镜/光谱测量被发现是亚铁磁拓扑狄拉克材料。本文报道了在该化合物中观察到的大的反常能斯特效应和反常热霍尔效应。我们的第一性原理计算表明，这种反常的横向输运与三维动量空间中大质量狄拉克能隙的Berry曲率贡献是一致的.此外，横向热电输运表现出相对于所施加的磁场的不对称性，即，一种交换偏向行为。总之，这些特征使TbMn 6Sn 6成为基于反常能斯特效应的出色热电性能的有前途的系统。
2022-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Topological and Thermoelectric Properties of Double Antiperovskite Pnictides
已经发现将钙钛矿电池加倍（双钙钛矿）为工程功能材料，特别是磁性材料开辟了新的可能性。该路线应该适用于反钙钛矿（aPV）类。在pnictide为基础的双aPV（2aPV）类这里介绍的磁性是非常罕见的，我们解决他们作为新的拓扑材料，可能与热电的兴趣。我们已经发现，2aPV超级电池提供了可以用于抑制体电导率的系统性更大的带隙，以及用于带反转的大的自旋轨道耦合（SOC）。我们提出的例子，从广泛的研究双反钙钛矿集中在X $_6$ AA $'$ B $_2$配置，其中X是碱土金属元素和A和B是5A族pnictogens。我们发现，在价带最低的“扩展的S”状态，描述为阳离子价态或调制间隙平面波状态，在拓扑和热电性能中起着至关重要的作用。这些化合物中的几种可能具有拓扑相，而传输计算表明它们也可能在热电应用中有用。
2020-04-01 cond-mat.mtrl-sci
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 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
Trans-scale spin Seebeck effect in nanostructured bulk composites based on magnetic insulator
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Toyota Technological Institute（名古屋工业大学）；The University of Tokyo（东京大学）
通过动态粉末溅射和低温烧结制备Pt涂层钇铁石榴石粉末的纳米结构块体复合材料，实现跨尺度自旋塞贝克效应，克服薄膜扩散限制，实现可扩展体积热电发电。
2026-07-22 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
Thermoelectric response of a ferroelectric insulator
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Okayama University（冈山大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Murata Manufacturing Co., Ltd.（村田制作所）；Tohoku University（东北大学）；The University of Tokyo（东京大学）
研究铁电绝缘体中由束缚电荷引起的热电效应，通过多谐波锁定热成像测量交流电场下的温度变化，发现其Peltier系数在相变附近超过100 V，远高于导体。
2026-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybridizing anomalous Nernst effect in artificially tilted multilayer based on magnetic topological material
本文将磁性拓扑材料Co₂MnGa集成到人工倾斜多层膜中，通过反常能斯特效应与非对角塞贝克效应的杂化协同显著提升横向热电性能，为磁性材料热电应用开辟新路径。
2024-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Logarithmic Criticality in Transverse Thermoelectric Conductivity of the Ferromagnetic Topological Semimetal CoMnSb
我们报告的结果，我们的磁性，运输和热电性质的铁磁金属CoMnSb的实验研究。实验上发现了相当大的反常霍尔电导率$σ_{yx}$和横向热电电导率$α_{yx}$，其大小与密度泛函理论估计的值相当。我们的实验进一步揭示了CoMnSb在$α_{yx}(T)$中表现出$-T\ln T$临界行为，在10 K到400 K之间的十年温度范围内偏离费米液体行为$α_{yx}\sim T$，类似于铁磁Weyl和铁磁线半金属。我们对CoMnSb的理论计算也预言了当费米能位于动量空间的Weyl节点附近时的$-T\ln T$行为。
2021-05-25 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
Spin Seebeck insulator
热电发电是未来节能技术的基本功能。然而，这一代一直是电导体的独有特征，这种情况对其应用造成了沉重的代价;传导电子经常成为器件热设计中的麻烦。在这里，我们报告的电压产生的热量在绝缘体中流动。我们发现，尽管没有传导电子，磁性绝缘体LaY 2Fe 5 O 12将热流转化为自旋电压。附着的Pt膜通过逆自旋霍尔效应将该自旋电压转换成电压。实验结果要求我们在LaY_2Fe_5O_（12）和Pt之间引入热激活界面自旋交换。我们的研究结果扩展了热电应用的潜在材料的范围，并为理解自旋塞贝克效应的物理学提供了重要的信息。
2010-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Band Structure Driven Thermoelectric Response of Topological Semiconductor ZrTe$_5$
我们报告了对最近发现的拓扑半导体$_5$的输运、热力学和光谱研究，重点是阐明其能带结构和不寻常的热电性质之间的联系。使用时间和角度分辨光电子能谱（tr-ARPES），我们观察到一个小的电子带隙和温度依赖的费米能级从一个单一的价到导带的温度降低，与以前的报告一致。这种低温费米面与量子振荡的费米面非常匹配，这表明它反映了体电子结构。塞贝克和低场能斯特响应的特点是由一个异常大的和非单调的温度演变。我们发现，这可以定量地解释使用半经典模型的基础上观察到的带特性和线性温度漂移的费米能级。此外，我们观察到一个大的，非饱和增强的热电系数在磁场。我们表明，这可以被捕获的塞曼能量与一个大的有效的$g$ -因子为25.8一致，来自Lifshitz-Kosevich分析的量子振荡。总之，这些意见提供了一个全面的图片ZrTe $_{5}$作为一个模型的高迁移率半导体和潜在的平台显着的磁场驱动的热电。
2022-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Interactions and Cluster Formation: Boosting Surface Thermopower in Topological Insulators
本研究针对三维磁性拓扑绝缘体开展理论研究，通过蒙特卡洛模拟发现交换驱动的磁团簇化可增强狄拉克表面态散射以提升热电功率因子，为磁性拓扑绝缘体的热电应用提供了理论基础。
2025-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synergy of Rashba and Topological Effects for High-Performance Bismuth-Based Thermoelectrics
本研究提出通过在拓扑绝缘体中诱导Rashba分裂来增强能带收敛，利用Janus结构的拓扑能带反转与Rashba分裂的协同效应，显著提升了铋基热电材料的功率因子并降低了晶格热导率，使$β$-Bi$_2$Se$_2$Te的热电优值$zT$峰值达到2.82。
2025-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Tuning thermoelectric power factor by crystal-field and spin-orbit couplings in Kondo lattice materials
我们研究热电输运在低温下的相关近藤绝缘体，最近观察到的高热电优值（ZT）的$FeSb_2$在$T \sim 10 K$的动机。即使在室温下，相关性也有可能导致高ZT，如在$YbAl_3$中，它是最广泛使用的热电金属之一。在低温下，相关效应特别值得研究，因为固定的能带结构不太可能产生非常小的能隙$E_g \sim 5 kT$，这是弱相关材料在低温下有效发挥作用所必需的。我们探讨了通过调节晶体场和自旋轨道耦合来改善相关Kondo绝缘体热电性能的可能性，并提出了一个框架，以设计更有效的低温热电器件。
2013-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Doping dependence of thermopower and thermoelectricity in strongly correlated systems
在体材料和纳米复合材料中，电子和声子输运的理论模型极大地帮助了对具有高热电优值的半导体的研究。最近的实验研究了通过掺杂莫特绝缘体而得到的“强相关”材料中的热电输运，莫特绝缘体在没有掺杂的情况下的绝缘行为是由电子-电子排斥引起的，而不是像半导体那样由能带结构引起的。在这里，一个统一的理论，在原子和``海克斯''限制的电和热的传输是适用于了解最近的运输实验钴酸钠和其他掺杂莫特绝缘体在室温及以上。为了获得最佳的电子填充，一大类窄带宽相关材料的功率因数（热电优值的电子部分）在室温和室温以上时与最好的半导体一样高。
2006-09-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantized Thermoelectric Hall Effect Induces Giant Power Factor in a Topological Semimetal
热电学通过从废热直接发电而具有前景。然而，由于低温下电子熵的消失，（亚）室温热电一直是一个长期存在的挑战。拓扑材料为能量收集应用提供了新的途径。最近的理论预测，拓扑半金属在量子极限可以导致一个大的，非饱和的热电势和量子化的热电霍尔电导率接近普适值。在这里，我们实验证明了非饱和热电势和量子化热电霍尔效应的拓扑外尔半金属（WSM）的磷化钽（TaP）。在~ 40 K时观察到了纵向热电势Sxx= 1.1 × 10^3 μ V/K和巨大的功率因数~525 μ W/cm/K^2，这主要归因于量子化的热电霍尔效应。我们的工作突出了独特的量子化热电霍尔效应实现WSM对低温能量收集应用。
2020-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sign changes of the thermoelectric transport coefficient across the metal-insulator crossover in the doped Fermi Hubbard model
本研究通过量子蒙特卡罗模拟，发现掺杂费米哈伯德模型中塞贝克系数的额外符号变化由电荷隙控制，而非赝隙，且局域矩形成是异常热电输运的主要驱动因素。
2025-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Impact of strain-induced electronic topological transition on the thermoelectric properties of PtCoO$_2$ and PdCoO$_2$
采用第一性原理计算和半经典玻尔兹曼输运理论，研究了外延应变对PtCoO $_2$和PdCoO $_2$电子结构和输运性质的影响.相反，这两个系统的相当均匀的弹性响应，我们预测PtCoO $_2$的面外输运性质的应变，这是不存在于PdCoO $_2$的高灵敏度。在环境温度下，我们确定了热电势的相当大的绝对变化，从$-5\,$ \%压缩应变下的$-107\,μ$ V/K到$+5\,$ \%拉伸应变下的$-303\,μ$ V/K。这种显着的响应是有关的费米面，其中涉及在一个中等的压缩面内应变的两个额外的带交叉的明显变化。结合我们的运输结果与现有的实验数据的电气和晶格热导率，我们预测的热电优值高达$ZT$ $\,=\,$ $0.25$在$T$ $\,=\,$ $600\,$ K应变PtCoO $_2$。
2015-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Holey topological thermoelectrics
本文研究了三维多孔拓扑绝缘体的热电性能。我们表明，在高密度的这些孔的热电优值ZT可以是大的，由于导电表面和抑制声子热导率的贡献。最大效率可以通过隧穿或外部磁场在表面态色散中诱导的能隙来调谐。ZT的大值，远远高于合理的参数的统一，使该系统在纳米器件的热管理中的应用，特别是在低温下的一个强有力的候选人。
2011-06-30 cond-mat.mes-hall 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
Thermoelectric generation based on spin Seebeck effects
自旋塞贝克效应（SSE）是指由于包括绝缘体的磁性材料中的温度梯度而产生自旋电流。SSE适用于热电发电，因为热产生的自旋电流可以通过邻近磁体的导电材料中的自旋轨道相互作用转换为充电电流。基于绝缘体的SSE器件具有非常规的特性，可能对热电应用有用，例如结构简单，器件设计灵活性和方便的缩放能力。在这篇文章中，我们回顾了最近的研究SSE从热电应用的角度。首先，我们介绍了热电发电过程和测量配置的SSE，然后显示SSE设备的基本特性。其次，介绍了SSE器件的热电转换效率理论，阐明了SSE与传统热电效应的区别以及SSE器件的效率极限。最后，我们展示了SSE在未来热电应用的各种器件结构中的初步演示，并讨论了基于SSE的热电技术的前景。
2016-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Transport in Weyl Semimetal BaMnSb2: a First-Principles Study
本研究通过含库仑排斥与自旋-轨道耦合的第一性原理计算，揭示BaMnSb2低热导率的声子机制及角极输运特性，并提出掺杂优化热电品质因数的方案。
2024-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric transport properties of the quasi-one-dimensional dimer-Mott insulator $β'$-(BEDT-TTF)$_2$ICl$_2$
研究准一维有机二聚体-Mott绝缘体$β'$-(BEDT-TTF)$_2$ICl$_2$的热电输运，发现异常大的热电动势及非典型Jonker关系，并强调低维性的作用。
2024-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.str-el
Effects of topological edge states on the thermoelectric properties of Bi nanoribbons
利用第一性原理计算结合玻尔兹曼输运理论，研究了拓扑边缘态对Bi纳米带热电性质的影响.结果发现，有一个竞争之间的塞贝克系数的边缘和散装的贡献。然而，由于其更大的电导率，系统的电子输运由边缘态主导。因此，超过3.0的室温值可以实现为p型和n型系统时，边缘和体状态之间的弛豫时间比被调谐为1000。我们的理论研究表明，利用拓扑边缘状态可能是一个有前途的方法，跨越热电的工业应用的门槛。
2016-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological layered n-type thermoelectrics based on bismuth telluride solid solutions
在基于Bi $\rightarrow$ In，Te $\rightarrow$ Se，S原子置换的$Bi_{2}Te_{3}$拓扑n型热电材料中，利用扫描隧道显微镜和光谱（STM/STS）技术研究了范德华夹层（0001）表面狄拉克费米子的形貌和表面态.利用STM方法观察到了薄膜表面的暗斑和亮斑，暗斑和亮斑的强度与固溶体的组成和热电性能有关。所观察到的表面形貌特征的固溶体中的原子取代，掺杂杂质的影响，和形成的结构缺陷所产生的表面电子态的扭曲解释。对（0001）表面形貌STM图像进行快速傅里叶变换（FFT），得到了缺陷对表面电子散射引起的准粒子激发的干涉图样。通过对隧道谱的分析，确定了狄拉克点能及其涨落、表面缺陷的峰值能量、价带和导带边的位置以及能隙。发现狄拉克费米子表面态参数与热电性能之间存在相关性，即在高功率因数的固溶体中，费米子表面态的贡献随表面浓度的增加而增加，在$Bi_{1.98}In_{0.02}Te_{2.85}Se_{0.15}$组分中费米子表面态的贡献最大。用一组狄拉克锥截面描述了不同固溶体的费米能对波矢的依赖关系，这一关系接近于由费米速度在碲化铋亚晶格中所研究的原子替换的组分中的微弱变化所解释的狄拉克点能波动的极限。
2020-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Comparative first-principles study of antiperovskite oxides and nitrides as thermoelectric material: multiple Dirac cones, low-dimensional band dispersion, and high valley degeneracy
采用第一性原理计算对反钙钛矿氧化物$Ae_3Tt$ O和氮化物$Ae_3Pn$ N（$Ae=$ Ca，Sr，Ba; $Tt=$ Ge，Sn，Pb; $Pn=$ As，Sb，Bi）的热电性能进行了比较研究。对于具有立方结构的氧化物，具有相当大的带隙的Ca $_3$ GeO在高温下表现出高热电性能，而具有狄拉克锥的Ba $_3$ PbO在低温下是有利的。后者的高性能归因于高谷简并，包括多个狄拉克锥和$Γ$和R点附近的谷。对于具有立方结构的氮化物，具有强准一维性的绝缘体表现出高的热电性能。我们还发现，正交结构的扭曲有时sizably提高热电性能，特别是对于Ba $_3$ GeO和Sr $_3$ AsN的高谷简并是在$Pnma$相实现。计算结果表明，反铁电体具有丰富的电子结构，这些电子结构的存在提高了热电性能，为高性能热电材料的研究提供了一个良好的前景。
2019-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Topological Nernst and Thermoelectric Transport in Chiral Magnets
本文用含全相空间 Berry 曲率的受控半经典方法研究手性磁体中拓扑自旋织构下的热电输运，分解能斯特效应并推导广义 Mott 关系。
2023-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of Topological Weyl Semimetal Cu$_2$ZnGeTe$_4$
University of Warwick（华威大学）；Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research (JNCASR)（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心）；National Sun Yat-sen University（国立中山大学）；S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）；Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本文结合第一性原理计算与输运测量，研究Cu₂ZnGeTe₄的热电性质，发现其为窄带隙半导体，晶格膨胀或Ge位Sn取代可使其转变为外尔半金属相，为拓扑量子材料的热电应用提供了新方向。
2026-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric performance in thin films of three-dimensional topological insulators
热电（TE）器件由于其将热直接转换为电的能力而引起越来越多的关注。迄今为止，提高TE优值仍然是关键挑战。拓扑绝缘体的出现和新兴的纳米技术为设计高性能TE器件开辟了新的途径。本文采用第一性原理计算和玻尔兹曼输运理论研究了Bi_2Se_3薄膜的TE输运性质。通过计算结果与实验数据的比较，我们证明了对于厚度大于六层的Bi_2Se_3薄膜，体带隙中拓扑表面态的弛豫时间约为几百飞秒，比体带隙中拓扑表面态的弛豫时间大两个数量级.当费米能级在导带边缘附近时，这种大的弛豫时间差导致电导与热导的比值远大于Wiedemann-Franz定律预测的值，以及大的塞贝克系数，并因此导致大的TE品质因数。结果表明，在薄膜的中间层引入缺陷可以进一步提高TE性能。这种改善在室温下通常是显著的，并且可以在更高的温度下进一步增强。
2016-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Berry phase mediated topological thermoelectric transport in gapped single and bilayer graphene
我们考虑带隙单层和双层石墨烯中的异常热电输运，其中间隙可能是由于反转对称性破缺。在间隙的存在下，非平凡的Berry相位效应可以被示出为即使在没有垂直磁场的情况下，响应于所施加的温度梯度来介导横向热电电压。这种自发的、反常的能斯特效应对于石墨烯能带结构中两个不相等的谷中的非均匀化学势是非零的。相反，能斯特响应可用于在两个横向样品边缘之间产生谷折射率偏振，如在类似的谷霍尔效应中。
2009-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of the Thermoelectric Figure of Merit in the Dirac Semimetal Cd$_{3}$As$_{2}$ by Band-Structure and -Filling Control
本研究通过将拓扑狄拉克半金属Cd₃As₂与平庸半导体Zn₃As₂合金化，实现Cd₃₋ₓZnₓAs₂的能带填充和拓扑精细调控，使高温下x=0.6和1.2处热电优值超0.5，揭示了功率因子提升和热导率抑制的作用机制。
2024-12-03 cond-mat.mtrl-sci
