Geometric thermodynamic uncertainty relation in periodically driven thermoelectric heat engine
在非平衡稳态和各种随机系统中，热力学不确定性关系量化了平均电流、相关波动（精度）和熵产生（成本）之间的权衡。在这里，我们研究了热力学的不确定性关系，在一般的热电热机下的周期性控制协议，通过揭示潜在的贝里相的贡献。我们表明，我们的热力学不确定性关系打破了开创性的稳态结果，源于非零几何效应。此外，通过推导随后的权衡关系绑定效率，功率和恒定性，我们证明了周期性驱动的热电热机一般可以优于稳态类比。通过一个解析可解的双端单量子点热机在周期性调制下的计算，给出了一般的边界。我们的工作为限制和优化各种周期性驱动的热电热力机提供了几何框架。
2022-01-07 cond-mat.mes-hall
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
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 and electron heat rectification properties of quantum dot superlattice nanowire arrays
量子点超晶格纳米线（SLNWs）作为热机，由于声子热导率的降低，在能量收集方面具有广阔的应用前景。在固态发电机（制冷机）中，需要产生（去除）大量的充电电流（热流）。因此，实际应用需要高QD SLNW密度。本文从理论上研究了SLNW阵列在一维系统向二维系统过渡时的功率因数和电子热整流特性。SLNW阵列显示了热二极管的功能，这主要归因于具有温度偏置方向依赖特性的透射系数。
2020-03-29 cond-mat.mes-hall
Correlations of heat and charge currents in quantum-dot thermoelectric engines
分析了基于量子点的热电发动机中电荷流和热流的噪声特性及其相关性。发动机是一个三端导体，具有交叉的热量和电荷流，其中热量波动可以通过电荷检测器进行监测。我们调查的电荷和热动力学的相互影响，以及它是如何表现在电流和噪声特性。在能量依赖的隧道的存在下，操作条件进行了讨论，其中可以通过热转换产生的充电电流。此外，通过驱动耦合导体中的充电电流，可以将热量泵入热源。一个最佳的配置被发现的结构，其中的能量依赖的隧道最大化的非对称传输与最大的电荷-热互相关。值得注意的是，在使热机失速的电压下，我们发现，在最佳情况下，非平衡态仅通过热量和充电电流的波动来维持。
2013-12-09 cond-mat.mes-hall
Adiabatic response and quantum thermoelectrics for ac driven quantum systems
我们将热电理论推广到绝热交流驱动下的相干电子系统，考虑了电荷和热量的量子泵浦以及电子系统和驱动电势之间的相关功交换。我们推导出相关的响应系数在绝热制度，并表明它们服从Onsager互易关系。我们分析了量子电机，发电机，热机和热泵的广义热电框架的后果，表征它们的效率和品质因数。
2016-03-25 cond-mat.mes-hall
Coulomb thermoelectric drag in four-terminal mesoscopic quantum transport
我们证明了被绝缘层隔开的两个电路之间的库仑相互作用导致了非常规的热电效应，如热流冷却效应、横向热电效应和麦克斯韦妖效应。第一种是指一个回路中的冷却由另一个回路中的热流引起。中间部分表示一个电路中的电功率通过另一电路中的温度梯度产生。首先对两个回路中各有一个量子点的情况进行了演示，然后对两个回路中各有两个量子点的情况进行了详细说明。在后一种情况下，两个回路之间的热交换可以消失。最后，我们还证明了在四端量子点热电系统中可以实现Maxwell 'sDemon效应，即量子系统从高温热浴中吸收热量，并将相同的热量释放到低温热浴中，两个热浴之间没有任何能量交换。我们的研究揭示了库仑相互作用在非局域四端热电输运中的作用。
2021-03-06 cond-mat.mes-hall
Energy cooperation in quantum thermoelectric systems with multiple electric currents
研究了具有多个电流和一个热流的量子热电系统的能量效率和功率。该系统用一个端子连接到热浴槽，但用多个端子连接到冷浴槽或用另一个端子连接。我们发现，合作效应可以是一个潜在的有用的工具，在提高能源效率和输出功率的多端介观热电系统。作为一个例子，我们表明，在三端热电系统中的两个热电效应之间的合作，导致显着改善性能的热机的线性响应范围内使用Landauer-Bütiker形式主义。这种改进也出现在具有三个输出电流的四端热电热机中。在这些多端热电系统中的协同效应可以显着扩大的物理参数区域，具有高效率和功率。对于制冷，我们发现，能源效率也可以大大提高，如果多终端配置被认为是一个有用的计划，对电子冷却。我们的研究表明，合作效应是一种方便的方法，在多终端介观系统的高性能热电能量转换。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall
Quantum coherent control of linear and nonlinear thermoelectricity on graphene nanostructure heat engines
本研究针对石墨烯纳米结构热机，结合密度泛函紧束缚计算，证明调控弯曲角和局域栅压可抑制晶格热输运并在线性及非线性区域提升效率与输出功率。
2024-01-15 cond-mat.mes-hall
Optimal efficiency and power and their trade-off in three-terminal quantum thermoelectric engines with two output electric currents
本文建立了具有两个独立输出电流和一个输入热流的三端热电发动机的最佳效率和功率理论。这种设置超越了只有一个输出电流的传统热机。对于这样一个设置，我们得出的最佳效率和功率和他们的权衡三端热机与时间反演对称和不对称。形式主义超越了已知的最佳效率和功率的系统，或没有时间反演对称性，显示出有趣的功能，以前没有透露。通过对一个量子点热机的实例研究表明，与以往的单输出电流热机相比，该电流热机的效率和功率都有很大的提高。我们的分析结果也适用于多输出电流的热电热机，为未来高性能热电材料提供了一种替代方案。
2019-05-27 cond-mat.mes-hall
A Comprehensive Review of Heat Transfer in Thermoelectric Materials and Devices
固态热电器件目前用于从热电偶传感器到卫星发电机，再到便携式空调和冰箱的各种应用。随着全世界对能源消耗和减少二氧化碳的需求不断增加，热电能转换作为废热收集以及可再生能源发电的潜在候选者受到了越来越多的关注。有效的热电能量转换关键取决于热电材料和器件的性能。在这篇综述中，我们讨论了热电材料和器件中的热传递，特别是声子工程，以降低热电材料的晶格热导率，这需要对纳米级热传导物理有基本的了解。
2014-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interference induced thermoelectric switching and heat rectification in quantum Hall junctions
干涉是量子物理在低维系统中最引人注目的表现之一。尽管量子干涉在电荷传输中的证据已经知道了很长一段时间，但直到最近才报道了干涉引起的热性质的签名，为介观器件中的热的相位相干操纵铺平了道路。在这项工作中，我们表明，反常的热电性能和有效的热整流可以通过利用量子霍尔系统的相位相干边缘状态。通过考虑具有多个量子点接触的隧穿几何形状，我们证明了干涉路径有效地打破了电子-空穴对称性，允许热电电荷电流从热到冷或反之亦然，这取决于隧道结的细节。相应地，干扰引起的热流的预测，我们能够解释这些结果的一个直观的物理图像。此外，我们表明，热整流可以实现通过耦合两个量子霍尔系统具有不同的填充因子，这种效果可以通过利用隧道结的干涉特性来增强。
2015-07-24 cond-mat.mes-hall
Heating and thermoelectric transport in a molecular junction
考虑了分子结系统中与粒子流有关的能量耗散和热流。在这方面，我们确定的有效温度的分子振荡器是兼容的存在一个稳定的状态。基于Kadanov-Baym非平衡格林函数理论进行了计算，假设点电子与分子振动之间存在强耦合。相应地，使用由Lang-Firsov极化子变换给出的表示，并研究了结果对电子-声子相互作用强度的依赖性。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall
Thermal transport driven by Coulomb interactions in quantum dots: Enhancement of thermoelectric and heat currents
研究了串联非对称双量子点与两个不同温度的电子库耦合时的热输运。在库仑阻塞DQD中考虑了库仑间和库仑内的相互作用，通过四种不同的主方程方法考虑了电子的顺序隧穿。在库仑相互作用的情况下，发现一个可忽略的热电和热流识别的库仑阻塞DQD制度。在存在库仑相互作用，内部和内部库仑相互作用，交叉点内和点间多体电子态之间的能量被观察到。交叉点在DQD的能谱中诱导额外的通道，其增强热电和热流。额外的通道在热电和热流中形成几个峰，其中峰的强度和位置取决于点间和点内库仑相互作用的强度。此外，使用不同的方法，这是一阶冯诺依曼，Redfield，一阶Lindblad，和泡利方法的主方程的相干性和非相干性的问题进行了研究。我们发现，所有的方法给出了几乎相似的热输运时的凝聚力的作用是无关紧要的DQD。
2022-07-01 cond-mat.mes-hall
Heat-charge mixed noise and thermoelectric efficiency fluctuations
采用基于非平衡格林函数的量子方法研究了量子点中噪声与热电转换之间的密切关系。我们表明，无论是品质因数和效率可以写在噪声方面，我们强调的核心作用，我们称之为混合噪声的充电电流和热流之间的相关器。在给出这个量的表达式作为能量的积分之后，我们首先在线性响应区域中计算它，然后在通过势垒的小传输的限制（肖特基区域）中，最后在中间区域中计算它。我们讨论了效率波动的概念，我们也看到这里的混合噪声开始发挥作用。
2016-06-06 cond-mat.mes-hall
A review on Aharonov-Bohm quantum machines: Thermoelectric heat engines and diodes
本文综述了基于Aharonov-Bohm效应的量子热电热机与二极管研究，重点分析量子干涉、磁场调控及时间反演对称性破缺对功率、效率和方向输运的影响。
2024-10-01 cond-mat.mes-hall
Unconventional four-terminal thermoelectric transport due to inelastic transport: cooling by transverse current, transverse thermoelectric effect and Maxwell demon
我们表明，在介观四端热电器件的两个电极（源极和漏极）和两个热浴，非弹性散射过程可以导致非常规的热电输运。源极（或漏极）可以通过在两个热浴之间传递热流来冷却，而在热浴和电极之间没有净热交换。这种效应被称为热流冷却，是一种介观热拖曳效应。此外，存在横向热电效应，其中电流和功率可以通过横向温度偏置（即，两个热浴之间的温度偏差）。这种横向热电效应，起源于非弹性散射过程，可能具有改善的品质因数和功率因数的优点，由于空间分离的电荷和热传输。我们研究的Onsager电流亲和关系，线性响应的传输特性，和横向热电优值的四端热电器件的各种系统参数。此外，我们还研究了在线性和非线性输运状态下横向电流效应的冷却效率和功率。我们还表明，通过利用量子点四端系统中的非弹性输运，一种类型的麦克斯韦恶魔可以实现使用非平衡热浴。
2020-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Electron-Transfer-Induced Thermal and Thermoelectric Rectification
使用整流器控制热和电子电流的方向和大小对于分子电路设计的进步具有重要意义。为了促进在这样的分子结构中的新的传输现象的实施，我们检查热和热电整流效应，所引起的电子转移过程中发生的跨分子之间的温度梯度。历史上，唯一已知的能够在纯分子环境中产生热整流的热传导机制是声子热传输。在这里，我们表明，具有不同的局部温度的分子位点之间的电子转移也可以产生热整流效应，电子跳跃通过分子桥连接金属引线在不同的温度引起不对称塞贝克效应，即，热电整流，在分子结。
2019-08-01 cond-mat.mes-hall
Driving Perpendicular Heat Flow: Ambipolar Transverse Thermoelectrics for Microscale and Cryogenic Peltier Cooling
尽管热电性能通常受到品质因数ZT的限制，但横向热电器件可以通过几何锥形在单个腿中实现任意大的温度差，即使具有较差的ZT。我们介绍了一个带工程横向热电与p型塞贝克在一个方向和n型正交，导致非对角项，驱动热流横向电流。这种材料对于微型器件和低温是有利的--正是标准纵向热电失效的情况。InAs/GaSb II型超晶格具有合适的能带结构，可用作横向热电材料。
2013-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Efficiency Thermoelectric Transport in Aharonov-Bohm-Casher Rings
本研究探讨了基于Aharonov-Bohm环的量子热机，引入Rashba自旋轨道相互作用，发现其能增强品质因数ZT，为高效热电器件制造提供新思路。
2025-10-27 cond-mat.mes-hall
Thermodynamic bound on the Fano factor of a coherent thermoelectric heat engine
The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics（阿卜杜斯·萨拉姆国际理论物理中心）；Dipartimento di Fisica, Università di Napoli “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学物理系）
研究费米子、玻色子及经典载流子相干热电输运，通过选择热机运行得出电荷电流的热力学不确定性关系，明确不同载流子下法诺因子下限及对经典马尔可夫过程不确定性关系的限制，且数值证明界限严格。
2026-10-19 cond-mat.mes-hall
Controlling the transmission line shape of molecular t-stubs and potential thermoelectric applications
描述电子输运的传输函数在由量子干涉效应引起的最小值附近可能出现不对称的线形。这种不对称性可用于增加分子结的热电效率。然而，到目前为止，不对称的线的形状只被经验性地发现，只有几个相当复杂的有机分子的线的形状与分子结构的关系的起源没有解决。在目前的工作中，我们介绍了一种方法来分析的结构依赖性的不对称性的干扰倾角从简单的两个网站紧束缚模型，其中一个网站对应于分子$π$轨道的电线和其他的原子$p_z$轨道的侧基，这使我们能够分析表征的峰形方面只有两个参数。我们评估我们的计划与第一性原理的电子输运计算的各种{ \it t-stub}分子，并解决其适用于热电应用。
2011-10-11 cond-mat.mes-hall
Helical thermoelectrics and refrigeration
研究了三端量子自旋霍尔（QSH）样品的热电性能。QSH样品的固有螺旋度有助于有效地产生大的电荷功率。除了充电，该系统还可以被设计成作为高效的旋转热机工作。螺旋样品优于手性样品的优点在于，虽然多端量子霍尔样品由于时间反演（TR）对称性破缺而只能作为量子热机工作，但多端QSH系统可以有效地作为电荷/自旋热机以及电荷/自旋制冷机工作，因为TR对称性被保留。
2018-01-30 cond-mat.mes-hall
Observation of Chiral Heat Transport in the Quantum Hall Regime
利用沿毫米级二维电子系统（2DES）边缘放置的微米级加热器和温度计研究了量子霍尔体系中的热输运。加热器依赖于局部电流注入到2DES，而温度计是基于热电效应。在$ν= 1$整数量子化霍尔态中，热电信号仅在边缘温度计处于加热器的“下游”（在电子边缘传输的意义上）时才出现在边缘温度计处。当加热器和温度计之间的距离增加时，热电信号减小，表明电子在沿边缘传播时冷却。
2008-10-17 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of an interacting quantum dot-based heat engine
研究了弱耦合多能级量子点（QD）的热电性质和热功转换性能。我们专注于顺序隧穿制度。量子点中的电荷的动力学研究通过主方程的占领的概率。从这里，我们计算的电荷和热流的线性响应制度。假设一个通用的多终端设置，并为低温（量子极限），我们得到的传输系数占相互作用（充电能量）和水平量子化之间的相互作用的解析表达式。在两个和三个终端的系统的情况下，我们推导出的QD为基础的热机的功率因数Q和品质因数ZT的公式，确定最佳的工作条件，最大限度地提高输出功率和热功转换效率。除了线性响应，我们还将重点放在双端设置上。我们首先研究热电非线性系数评估的后果，大的温度和电压偏置，重点是热功率和珀耳帖系数之间的Onsager倒数关系的故障。然后，我们调查的条件，优化性能的热机，发现在量子极限输出功率和效率在最大功率几乎可以同时最大化，通过选择适当的值的电化学电位和偏置电压。最后研究了能级简并对提高输出功率的影响。
2017-06-28 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
Efficiency at maximum power of thermoelectric heat engines with the symmetric semiconductor superlattice
最大功率效率（EMP）是衡量热机高效输出足够功率能力的重要指标。从理论上证明了热电热机的极限电磁脉冲可以通过假设的盒形电子传输来实现，而盒形电子传输是通过一维对称InP/InSe超晶格中的共振隧穿来实现的。利用传输矩阵方法发现，对称模是稳健的，不受周期性的影响，并且在允许带内对称模与法布里-珀罗模之间的强耦合导致了类方波车厢电子的传输.波箱车传输的高均匀性和传输边沿的急剧下降都有利于最大功率和电磁脉冲的产生，这两个方面都可以通过偏置电压以及势垒和阱的厚度来优化。利用机器学习技术提取了最大功率和电磁脉冲，在较小的温差、较小的势垒宽度和较大的阱宽条件下，最大功率和电磁脉冲均能达到理论极限的95%以上。希望所得结果能为今后高电磁脉冲热电热机的设计提供一些基本的指导。
2021-01-29 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Transport through a Quantum Dot: Effects of Kondo Channels Asymmetry
本文研究了磁场对单电子晶体管热电势和热导的影响，该晶体管由一个量子点通过单模量子点接触与其中一个引线强耦合而成。我们发现了两个新的能量标度：T_{min} ~ |r| ^2 E_C（B/B_C）^2依赖于磁场B和场B_C的比值，对应于点接触的全极化; T_{max} ~ |r| ^2 E_C依赖于反射振幅r和充电能量E_C。在T T_{min}时，热电系数的行为符合费米液体理论，而在T_{min} <T< T_{max}时，热电系数从非费米液体的双通道近藤效应过渡到费米液体的单通道近藤效应.
2009-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Near-field three-terminal thermoelectric heat engine
我们提出一个近场非弹性热电热机，其中量子点被用来有效地纠正光载流子的电荷流。该装置将近场热辐射转化为有用的电力。通过引入由能隙隔开的两个连续光谱，可以增强热吸收和非弹性输运。在线性响应区域研究了该热机的热电输运特性。使用一个小的带隙半导体作为吸收材料，我们表明，该设备实现了非常大的热功率和热电优值，以及相当大的功率因数。通过分析热载流子的产生和传导，我们发现塞贝克系数和品质因数对真空间隙的厚度有振荡依赖性。同时，近场辐射显著提高了功率因数、电荷和热导率。详细讨论了实现大功率、高效率热电热机的条件和指导原则。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent Long-Range Thermoelectrics in Nonadiabatic Driven Quantum Systems
我们研究了三重量子点连接到水库，其中一个边缘点是由交流栅电压驱动的两个遥远的网站之间的直接能量和热传递。我们从理论上提出了如何实现热和冷却发动机介导的远程光辅助运输。此外，我们提出了一种简单的设置来对称地相干加热两个水库，以及一种在封闭系统中存储能量的机制。目前的建议，可以实验实现和容易地通过调整外部参数控制。
2017-02-06 cond-mat.mes-hall
Effects of photon field on heat transport through a quantum wire attached to leads
本文从理论上研究了在不同温度的电子库与量子线耦合的光子腔中的光热电输运。我们的方法，基于量子主方程，使我们能够调查的影响，量子化的光子场的热流和热电输运系统。我们发现通过量子线的热流受到光子场的影响，在某些情况下导致负热流。通过调节光子能量$\hbarω_γ$和热能$k_{\rm B} ΔT$之间的比率$\hbarω_γ / k_{\rm B} ΔT$来研究传输的特性。当$k_{\rm B} ΔT > \hbarω_γ$ .相比之下，如果是$k_{\rm B} ΔT < \hbarω_γ$，则光子场占主导地位，并且在腔-光子场接近于与系统中的两个最低单电子态共振的情况下，可以发现热电输运中的抑制。我们的方法指向一种新的技术，以放大纳米器件中的热电流。
2017-11-03 cond-mat.mes-hall
Tunable Thermoelectric Superconducting Heat Pipe and Diode
本研究提出一种基于非对称超导隧道结的可调谐热电器件，兼具热二极管与热管功能，通过调节外部电负载实现热流控制，为超导量子技术的低温热管理提供了高效被动方案。
2024-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phonon-thermoelectric transistors and rectifiers
我们描述了非线性声子热电器件，其中电荷电流和电子和声子热流耦合，驱动电压和温度偏置，当声子辅助的非弹性过程占主导地位的运输。我们的热电晶体管和整流器可以在嵌入纳米线的栅极可调双量子点系统中实现，这在当前技术中是可实现的。非弹性的电子-声子散射过程中发现，诱导明显的电荷，热量，和交叉整流效应，以及热晶体管效应，显着地，可以出现在本模型中，即使在线性响应制度，而不依赖于负微分热导。
2015-07-07 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric detection of ferromagnetic resonance of a nanoscale ferromagnet
我们提出了热电测量的热耗散由于铁磁共振的坡莫合金条。利用片上共面条形波导产生的微波磁场来驱动磁旋进。产生的热量通过连接到铁磁体的热电偶上的塞贝克测量来检测。所观察到的共振峰的形状与朗道-Lifshitz-吉尔伯特方程一致，并与热电有限元建模进行了比较。与其他方法不同，该技术不限于导电介质，因此也适用于例如铁磁绝缘体。
2011-08-05 cond-mat.mes-hall
Multi-terminal far-from-equilibrium thermoelectric nano-devices in the Kondo regime
从理论和实践的角度来看，寻求良好的热电材料和/或高效热电装置是首要的。具有量子点或分子的低维结构是实现这一目标的有希望的候选者。电子之间的相互作用、远离平衡的条件和强非线性输运是影响器件有效性的重要因素。本文分析了二端量子点在大的热$ΔT$和电压$V$偏置下的热电势以及三端系统作为热机的性能。为了适当地消除这些条件下的非线性效应，引入了两个不同的塞贝克系数，推广了线性响应表达式。热致电流和热电流的直接计算表明，与最近的工作一致，热电热机的效率由所提供的功率测量是最大的远离平衡。此外，发现量子点上的电子之间的强库仑相互作用降低了在最大功率处的效率和传递功率的最大值，无论是在近藤制度还是在它之外。
2019-08-23 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric energy harvesting with quantum dots
我们回顾了最近的理论工作在多终端量子点设置的热电能量收集。我们首先讨论几个例子的纳米级热机的基础上库仑耦合导体。特别是，我们专注于量子点在库仑阻塞制度，混沌腔和共振隧穿通过量子点和阱。然后，我们转向量子点热机，这是由玻色子自由度，如声子，磁振子和微波光子驱动。这些系统为自旋热电子学和电路量子电动力学提供了有趣的联系。
2015-01-07 cond-mat.mes-hall
Thermoelectrics with Coulomb coupled quantum dots
在这篇文章中，我们回顾了最近的实验中观察到的库仑耦合量子点（QD）的三端器件的热电性能[1，2]。我们考虑的系统由两个库仑阻塞量子点组成，其中一个量子点可以只与一个单一的水库（热库）交换电子，而另一个点是隧道耦合到两个水库在较低的温度（导体）。热源和导体仅通过量子点的库仑耦合相互作用。人们发现，必须考虑两种制度。在第一种情况下，两个系统之间的热流很小。在这种制度下，热驱动的占领波动的热量子点修改的导体系统的输运性质。这会导致一种称为热门控的效应。实验已经表明，这可以如何用于通过远程储层中的温度来控制导体中的电荷流。我们进一步证实的意见与模型计算和实现的全热晶体管的影响进行了讨论。在第二种状态下，两个系统之间的热流是相关的。在这里，该系统作为纳米尺度的热机工作，如最近提出的[3]。我们回顾的概念思想，它的实验实现和新的功能出现在这种新的热电器件，如去耦的热量和电荷流。
2016-03-29 cond-mat.mes-hall
Inelastic thermoelectric transport and fluctuations in mesoscopic system
在过去的十年中，在物理学和可再生能源之间的界面出现了一个新的研究前沿，称为非弹性热电效应，其中非弹性输运过程起着关键作用。非弹性热电效应的研究拓宽了我们对热电现象的理解，并为高性能热电能量转换提供了新的途径。本文综述了这一领域的主要研究进展，重点介绍了由电子-声子和电子-光子相互作用引起的非弹性热电效应。我们介绍了动机，基本图片，原型模型，以及非弹性热电输运引起的非常规效应。这些非常规效应包括热与电荷输运分离、热效应冷却、线性热晶体管效应、非线性性能增强、Maxwell恶魔效应和协同效应。我们发现，弹性和非弹性热电效应所描述的显着不同的微观机制，属于不同的线性热力学类。我们还特别注意在小介观热电系统的波动的独特方面。最后，我们讨论了非弹性热电领域的挑战和未来的机遇。
2022-05-01 cond-mat.mes-hall
Spin thermoelectrics in a disordered Fermi gas
本文研究了自旋轨道耦合下无序费米气体的自旋热响应和自旋电荷响应之间的联系。结果表明，上述响应之间的比率可以表示为热电势$S=-(πk_B)^2Tσ'/3eσ$乘以一个数$R_s$，这取决于所考虑的自旋-轨道耦合的强度和类型。一般的结果说明通过检查不同的二维电子或空穴系统具有不同的和竞争的自旋轨道机制，我们得出结论，金属系统可以证明更有效的热自旋比作为一个热电荷转换器。
2013-02-14 cond-mat.mes-hall
Mixed, charge and heat noises in thermoelectric nanosystems
混合，电荷和热电流波动以及热电微分电导被认为是非相互作用的纳米系统连接到水库。使用Landauer-Buttiker形式主义，我们推导出这些量的一般表达式，并考虑它们在整个温度，电压和环境或水库耦合范围内的可能关系。我们引入了一个无量纲的量，由混合噪声的乘积与电荷和热噪声的乘积之间的比率给出，区分在同一储层中定义的自比率和不同储层之间的交比。从线性响应制度的高电压制度，我们进一步指定的微分电导，噪声和噪声比的解析表达式，并检查它们的行为在两个具体的纳米系统：在欧姆环境中的量子点接触和一个单一的能级量子点连接到水库。在线性响应区域，我们发现这些比值彼此相等，并且与品质因数简单相关。在涨落耗散定理的帮助下，它们可以用微分电导来表示。在非线性状态下，这些比率从根本上区分它们自己，因为自比率仍然以1为界，而交比率表现出丰富而复杂的行为。在量子点纳米系统中，我们还证明了热电效率可以表示为非线性肖特基制度中的噪声比。在中间电压状态下，交比改变符号并发散，这证明了热交叉噪声的符号改变。
2014-12-11 cond-mat.mes-hall
Power, Efficiency and Fluctuations in a Quantum Point Contact as Steady-State Thermoelectric Heat Engine
热机运行中大功率输出、高效率和小波动之间的权衡最近在热力学不确定性关系（TURs）的背景下受到关注。在这里，我们提供了一个具体的说明，这种权衡，从理论上研究的量子点接触（QPC）的操作与能量相关的传输功能作为一个稳态的热电热机。作为一个起点，我们回顾和扩展以前的分析的电力生产和效率。此后，功率波动和约束共同施加的功率，效率和波动的TURs作为额外的性能量化分析。我们允许任意平滑的传输概率的QPC，表现出接近阶梯状的依赖能量，并考虑线性和非线性的操作制度。结果发现，对于一个广泛的参数范围内，功率生产几乎达到其理论最大值，效率超过卡诺效率的一半，同时具有相当小的波动。此外，我们表明，通过要求一个非零的功率生产，在线性政权可以制定一个更强的TUR的热电品质因数。有趣的是，这个界限也适用于我们的QPC设备的线性响应以外的宽参数范围。
2019-04-08 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of a quantum dot coupled to magnetic leads by Rashba spin-orbit interaction
我们考虑了单能级量子点耦合到两个铁磁引线。除了隧道过程保存电子自旋，我们还包括与自旋翻转的隧道电子，这是由于Rashba自旋轨道耦合出现的过程。电荷和热电流内的非平衡格林函数技术计算。当电极是半金属（完全自旋极化）时，Rashba自旋轨道耦合导致Fano干涉效应，这导致增强的热电响应。它还表明，这样的系统可以作为有效的热机。此外，由于外部磁场的Rashba自旋轨道耦合和塞曼分裂的相互作用示出，以允许控制这些参数的热机的功率和效率。
2018-01-11 cond-mat.mes-hall
Scattering Theory of Nonlinear Thermoelectricity in Quantum Coherent Conductors
本文建立了亚微米尺度导体中弱非线性热电输运的散射理论。该理论结合了领先的非线性贡献的温度和电压偏置的充电和热电流。由于亚微米尺度导电电路的有限电容，基本的守恒定律，如规范不变性和电流守恒，需要特别注意保持。我们通过扩展Christen和Büttiker [Europhys. Lett. 35，523（1996）]的电荷和热传输耦合。在这种方式中，我们写的关系连接非线性输运系数的方式类似于莫特的关系之间的线性热电势和线性电导。我们推导出非线性输运系数必须满足的求和规则，以保持规范不变性和电流守恒。我们通过计算热机的效率和基于量子点接触和共振隧穿势垒的热电制冷器的性能系数来说明我们的理论。我们确定特别是整流效果，提高设备的性能。
2013-01-24 cond-mat.mes-hall
Nanowires: A route to efficient thermoelectric devices
电子器件的小型化旨在制造更小的产品，从介观尺寸到纳米尺寸。这一趋势具有挑战性，因为耗散功率水平的增加要求更好地了解小体积中的热传输。大量消耗的能量转化为热量并消散到环境中。热电材料提供了利用耗散能量的可能性，并使设备的能耗降低。热电转换需要具有强烈抑制的热导率但仍具有高电子传导的材料。纳米线可以很好地满足这两个要求，因为在表面和缺陷处增强的声子散射降低了晶格热导率，而电导率没有劣化，从而导致整体显着的热电效率。因此，纳米线被认为是在纳米尺度上获得有价值的热电材料的一种有前途的途径。在本文中，我们提出了一个概述的关键实验和理论结果的热电性能的纳米线。本文综述了提高纳米线效率的物理机制。声子散射在表面和界面，增强功率因数的量子效应和拓扑保护的电子状态，以防止在纳米线的电导率下降进行了深入的讨论。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall
Quantized magneto-thermoelectric transport in low-dimensional junctions
研究了当外加直流磁场作用于导电原子单层C和金属层N之间的交叉点时，磁热电输运的量子化. C中的温度梯度通过从加热器H注入非平衡电子、空穴和声子来产生，从而将它们导向C/N结。由于作用在C/N结附近的洛伦兹力，C/N结对电极的电子状态之间的非线性耦合导致热流分裂成几个部分，从而在N中诱导磁热电电流，而声子沿着C向前传递和传播。当朗道轨道和C/N结的维数相互匹配时，沿C的热流在N中产生一个横向电流，并显示出一系列的最大值。它允许观察量子霍尔效应和空间量子化之间的相互作用。
2014-11-14 cond-mat.mes-hall
A thermoelectric heat engine with ultracold atoms
热电效应，例如通过温度梯度产生粒子电流，其起源于热量和粒子流之间的可逆耦合。这些效应是材料的基本探测器，并可应用于冷却和发电。在这里，我们展示了热电在费米冷原子通道，弹道或扩散，连接到两个水库。我们表明，可以通过控制的几何形状或无序强度的效果和能量转换的效率的大小进行优化。我们的观察是在定量协议的理论模型的基础上的Landauer-Buttiker形式主义。我们的装置提供了一个可控的模型系统，探索能量转换的机制，并实现了冷原子为基础的热机。
2013-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
The role of metallic leads and electronic degeneracies in thermoelectric power generation in quantum dots
热电装置的功率因数是纳米级装置中热能转换效率的量度。然而，即使对低维热电材料的兴趣已经增加，关于这些系统中影响功率因数的实验研究仍然很少。在这里，我们提出了一个详细的石墨烯量子点器件的热电研究。我们发现，自旋简并的量子点状态有一个显着的影响，零偏置电导的设备，并导致功率因数的增加。相反，我们表明，非理想的热交换内的引线可以抑制附近的电荷简并点的功率因数和非平凡地影响其温度依赖性。
2019-06-12 cond-mat.mes-hall
Dynamic thermoelectric and heat transport in mesoscopic capacitors
我们讨论了介观电容器中电荷和热输运对振荡电压和温度漂移的低频响应。我们得到在散射理论通用表达式的量子导纳高达第二阶的交流频率方面的电，热电和热电容和弛豫电阻。值得注意的是，我们发现，热电流可以导致或滞后于所施加的温度取决于施加到量子$RC$电路的栅极电压。此外，交叉项的弛豫电阻与纯电或热的情况相反，变得非普适。
2013-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Non-linear thermoelectrics of molecular junctions with vibrational coupling
我们提出了一个详细的研究的非线性热电性质的分子结，所代表的耗散Anderson-Holstein模型。一个单一的轨道水平与强库仑相互作用耦合到一个本地化的振动模式，我们占电子和声子交换与两个电极，调查这些如何有助于热量和电荷的传输。我们计算的效率和功率输出的设备作为一个热电功率转换器，并确定最佳的操作条件，这被发现是定性地改变振动模式的存在。基于这一研究的一个通用模型系统，我们讨论了理想的热电应用的分子结的属性。
2010-04-26 cond-mat.mes-hall
Boosting thermoelectric efficiency using time-dependent control
热电效率被定义为传递到设备负载的功率与来自源的热流速率的比率。到目前为止，它已被研究的热力学约束设置的Onsager互惠关系和热力学第二定律，严重瓶颈的热电效率的存在。在这项研究中，我们提出了一种途径，绕过这些限制，使用随时间变化的控制，并提出了一个理论框架来研究动态热电输运在远离平衡制度。控制器的存在产生了所寻求的显著的效率提高，并且重要的是，由控制器供应的大量功率被用于将废热能转换成有用的电能。我们的研究结果对非线性相互作用是鲁棒的，并表明外部时间相关的强迫，它可以与现有的设备，提供了一个有益的方案，以提高热电效率。
2015-09-11 cond-mat.mes-hall
A superconducting nonlinear thermoelectric heat engine
在以前的工作中，我们预测，在适当的条件下，两个不同的超导体之间的热偏置隧道结可以显示在温度梯度的热电效应的非线性性质。在这项工作中，我们给出了一个更广泛的讨论，我们专注于非线性贡献的两个主要特征：i）的$linear-in-bias$热电，可以与电子空穴对称性的自发破缺，ii）在匹配峰奇异性，这是典型的最大输出功率和效率的强贡献。我们讨论了热电性的非线性起源及其与文献中讨论过的超导结非线性冷却机制的关系。最后，我们设计和表征的性能的系统作为一个热机，一个现实的设计和实验参数值。我们讨论了可能的非理想性，表明该系统是适合目前的实验实现。
2020-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum thermoelectric and heat transport in the overscreened Kondo regime: Exact conformal field theory results
我们发展了一种共形场论方法来研究量子杂质在非费米液体中的电荷、热量和热电输运。非费米液体工作模式与过屏蔽自旋近藤效应有关，并受轨道通道数的控制。研究了多通道结构下Seebeck系数和Peltier系数的低温标度和临界指数。我们推导并分析了热电系数对轨道通道数的普遍依赖性。讨论了洛伦兹比和功率因子在费米液体范式之外的普适性。根据最近的实验，提出了不同的方法来验证我们的研究结果。
2020-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nanowires for heat conversion
本文综述了半导体纳米线热电性能的研究和增强。纳米线是纳米结构，其典型直径在几到几百纳米之间，长度在几到几微米之间，表现出高的表面积与体积比。如今，已经实现了对它们的生长的非凡控制，也使得不同类型的异质结构的集成成为可能，这可以导致纳米线的功能特性的工程化。在这篇综述中，我们讨论了所有的概念已经提出，并实现了迄今为止的半导体纳米线的热电性能的改善。此外，我们提出了一个简短的调查的实验方法，使这些纳米结构的热电性能的调查。
2021-01-04 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric transport of mesoscopic conductors coupled to voltage and thermal probes
我们调查的相位相干导体的热电势（塞贝克系数）的退相和非弹性过程的影响下的基本属性。通过系统的传输是由施加在两个端子之间的偏压或热梯度引起的。非弹性散射建模与援助的一个额外的探头作为一个理想的电位计和温度计。我们发现，非弹性散射降低了导体的热电势，更出乎意料的是，产生磁场的不对称性的塞贝克系数。后一种效应被证明是索末菲展开中的高阶效应。我们讨论我们的结果使用两个说明性的例子。首先，我们考虑一个通用的介观系统内描述的随机矩阵理论和证明，热功率波动消失迅速探测模式的数量增加。第二，在弹道微结的量子极限中明确地计算了不对称性。我们发现，非对称散射强烈增强的效果，并讨论了其依赖于温度和费米能量。
2011-11-16 cond-mat.mes-hall
