Direct evidence of strong local ferroelectric ordering in a thermoelectric semiconductor
据认为，所提出的新的家庭的多功能材料，即铁电热电可能会表现出增强的功能，由于耦合的热电参数与铁电极化固体。因此，铁电热电材料具有重大的技术和基础意义。作为朝着这个方向迈出的第一步，最重要的是确定现有的高性能热电材料表现出铁电性。在此，通过对局域极化反转的直接测量，我们证明了最近发现的热电半导体$AgSbSe_{2}$具有局域铁电有序。利用压电响应力显微镜，我们证明了纳米尺度的铁电畴的存在，可以通过外部电场切换。这些观察结果是有趣的，因为$AgSbSe_{2}$以具有中心对称空间群（Fm-3 m）的立方岩盐结构结晶，因此预期没有铁电性。然而，从高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）测量，我们发现的证据，局部超结构的形成，我们认为，导致局部扭曲的中心对称安排在$AgSbSe_{2}$，并给出了所观察到的铁电性。Sb的立体化学活性$5s^{2}$孤对电子也可引起局部结构畸变，这在$AgSbSe_{2}$中产生铁电性。
2014-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Importance of non-parabolic band effects in the thermoelectric properties of semiconductors
我们提出了一个分析的热电性能的$n$型GeTe和SnTe的铅硫族化合物PbTe和PbSe。我们发现半导体GeTe和SnTe的单简并导带是高度非椭球的，甚至非常接近带边。这导致了具有强烈波纹形状的等能表面，这在载流子浓度远低于0.005 $e$/分子式单位（7 - 9 $\times$ 10 $^{19}$ cm $^{-3}$，取决于材料）时是明显的。我们的计算还表明，这两种材料的功率因数的值可能远远超过PbTe和PbSe。结果，这些材料可展现出超过铅硫属化物的$n$型性能。
2013-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Non-universal Scaling of Thermoelectric Efficiency in 3D and 2D Thermoelectric Semiconductors
我们对常见的热电半导体$\rm Bi_2Te_3$、$\rm Bi_2Se_3$、$\rm SiGe$和$\rm PbTe$进行了三维和二维的第一性原理计算。我们发现，根据希克斯和Dresselhaus（HD）理论，材料的小型化通常不会增加热电优值（$ZT$）。例如，2D $ \rm PbTe$（0.32）和2D $ \rm SiGe$（0.04）的$ZT$值小于其3D对应物（分别为0.49和0.09）。同时，2D $\rm Bi_2Te_3$和2D $\rm Bi_2Se_3$的$ZT$值（0.57）大于本体（分别为0.54和0.18），这与HD理论一致。由于材料的带隙和带平坦度在尺寸减小时发生变化，因此发生HD理论击穿。我们发现，平带在3D材料中给出较大的电导率（$σ$）和电子热导率（$κ_{el}$），而在2D材料中给出较小的值。在所有情况下，最大$ZT$值与带隙成比例地增加，并且对于高于$10\ k_BT$的带隙饱和。二维$Bi_2Te_3$和$Bi_2Se_3$由于其DOS中的平坦波纹带和窄峰而获得更高的$ZT$。同时，由于2D PbTe具有更平坦的能带，因此违反了HD理论，而2D SiGe具有小的带隙Dirac-cone能带。
2020-11-12 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
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
Nanograined half-Heusler semiconductors as advanced thermoelectrics: an ab-initio high-throughput statistical study
该研究通过从头算高通量筛选75种纳米晶half-Heusler化合物，揭示其高温热电优势及物理来源，并用机器学习提炼基于成分的热电性能判据。
2014-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical, optoelectronic and thermoelectric properties of half-Heusler p-type semiconductor BaAgP: A DFT investigation
我们首次利用基于密度泛函理论的计算方法研究了p型半Heusler化合物BaAgP的力学、电学、光学和热电性质。通过研究玻恩稳定性判据和声子色散曲线，证实了该化合物的力学稳定性和动力学稳定性。它是柔软的、可延展的和弹性各向异性的。沿a轴的原子成键比沿c轴的强。电子结构的计算表明，所研究的化合物是一个间接带隙半导体。电荷密度分布图和Mulliken布居分析表明BaAgP中的成键是共价键和离子键的混合。光学特性证实BaAgP是光学各向异性的。该化合物在可见光至紫外光范围内的高吸收系数和低反射率使其成为太阳能电池和光电子器件应用的可能候选者。通过求解玻尔兹曼半经典输运方程计算了其热电性能。在1000 K下沿a轴的计算功率因数为35.2 micro-W/cmK ~ 2（τ =10 ~（-14）s），这是SnSe的约3.5倍，SnSe是一种有前途的层状热电材料。BaAgP的热电优值ZT为0.44，这是由于高导热性而小的。因此，降低BaAgP的热导率是提高其热电性能的关键。
2020-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Rubbing and Drawing: Generic Ways to Improve the Thermoelectric Power Factor of Organic Semiconductors?
高度取向的聚合物膜可以在热电性能中显示出相当大的各向异性，导致功率因子超出由广泛遵守的将热电$S$和电导率$σ$连接为$S\proptoσ^{-1/4}$的幂律预测的那些。尽管同时增强$σ$和$S$所需的条件尚不清楚，但这导致了关于电导率的令人鼓舞的实际结果。在这里，动力学蒙特卡罗模拟被用来研究无序有机半导体的热电性能的结构各向异性的影响。我们发现，拉伸是一个合适的策略，以提高沿应变方向的导电性，而对功率因数的影响取决于形态的聚合物结晶。通常，结晶聚合物显示出$σ$和$S$的同时增加，而非晶聚合物的情况并非如此。此外，我们表明，从模拟的基础上可变范围跳变的趋势是在良好的协议与实验，并可以描述不同的功能依赖关系的$S$与$σ$行为的不同方向。
2021-03-05 cond-mat.mtrl-sci
The Highly Disordered Zintl Phase Ca$_{10}$GdCdSb$_9$ -- New Example of a p-type Semiconductor with Remarkable Thermoelectric Properties
Ca $_{10}$ GdCdSb $_9$是一种新的Zintl相，具有大的晶胞体积（~2500 μ m 3）和非常复杂的无序结构，这可以驱动在这种材料中实现超低热导率。在600 K时，单晶Ca $_{10}$ GdCd Sb $_9$的Seebeck系数$α$接近350 $μ$ V/K。实验测定的Ca $_{10}$ GdCdSb $_9$的电阻率非常低，导致在460 K下显著高的功率因数PF为23.2 $μ$ W/cm.K $^2$。在相同的温度范围内，这种材料中的非凡PF值高于目前已知的最先进的材料的PF值，这表明Ca $_{10}$ RECdSb $_9$材料系统（RE =稀土金属）可以用作利用新的高效热电发电机的可行的游乐场。
2022-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Peltier Current Lead Experiments with a Thermoelectric Semiconductor near 77 K
提出了Peltier电流引线以减少电流引线的热泄漏。实验中，半导体热端温度保持在室温，系统采用液氮冷却。实验证实了珀耳帖电流引线的原理，计算出对液氦系统的热漏减少为30%，对液氮系统的热漏减少为40%。提出了一种由半导体和高温超导材料组成的新型电流引线系统。这种想法是基于功能梯度材料（FGM），高温超导体直接连接到半导体。半导体热端温度保持在液氮温度，高温超导体的温度可望低于77 K。因此，我们可以预期HTS的高电流容量和/或HTS的高稳定性。实验中采用BiSb作为n型半导体，BiTe作为p型半导体，半导体冷端温度为73 K。
1997-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic and Thermoelectric Properties of High-Performance AlSb Semiconductors
S.U. Umarov Physical-Technical Institute of NAST（S.U. 乌马罗夫物理技术研究所 (NAST)）；School of Optoelectronic Engineering & CQUPT-BUL Innovation Institute, Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学光电工程学院及CQUPT-BUL创新学院）；Tajik National University（塔吉克斯坦国立大学）
本文通过第一性原理研究AlSb在立方和六方相的光电及热电性质，揭示其带隙、光学响应及热电性能，强调Sb d电子效应的准确处理对预测性能的重要性。
2026-04-07 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
Directional Design of Materials Based on the Multi-Objective Optimization: A Case Study of Two-Dimensional Thermoelectric SnSe
多目标约束下的功能材料定向设计是一个很大的挑战，其性能和稳定性是由各种物理因素复杂纠缠在一起决定的。本文将基于Pareto效率和粒子群优化的多目标优化方法应用于新型功能材料的定向设计。作为示范，我们实现了二维SnSe材料的热电设计，通过这些方法。我们确定了几种新的亚稳态二维SnSe结构，同时具有较低的自由能和较好的热电性能的实验报告的单层结构。希望本文的多目标Pareto优化方法的研究成果能为今后多目标多功能材料的综合设计迈出一步。
2021-03-05 cond-mat.dis-nn 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 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
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
Negative Longitudinal Magneto-Thermoelectric Power in a Semiconductor Parabolic Quantum Well
本文从理论上研究了半导体抛物量子阱在磁场中的电子热电势。考虑了纵向磁场与温度梯度的关系。进行计算时考虑了维度量子化电子能级的自旋分裂。结果表明，在强约束区，热电势随磁场的增加而减小，这与低塞曼分裂自旋子带的下移有关。
2008-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A computational study of thermoelectric conversion in the PbSe$_{x}$Te$_{1-x}$ semiconductor alloys
University Abou Bekr Belkaid（阿布·贝克尔·贝尔卡伊德大学）
本研究通过DFT计算分析了PbSe_xTe_{1-x}合金的结构、电子和热电性质，发现其具有较高的热电优值，表明其在热电材料中具有应用潜力。
2025-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Photo-thermoelectric properties and their use in study of transport properties of both carriers from a single bulk sample
介绍了半导体光电热性能的理论，包括光电导、光电塞贝克系数和光电霍尔效应。我们证明，这些属性提供了一个强大的工具，在半导体载流子输运的研究。尽管光生载流子的产生是一个复杂的过程，但由于其种类或数量未知，常常无法进行定量分析。由于光载流子仅影响薄层，因此使用大块样品似乎更不可能。我们的方法将使研究人员能够绕过这些困难，仅使用测量的属性，并确定电子和空穴的迁移率以及电子和空穴之间的比例从散装样品。我们提供了初步的实验验证我们的理论，在最后使用两个截然不同的半导体。
2019-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Possible High Thermoelectric Power in Semiconducting Carbon Nanotubes ~A Case Study of Doped One-Dimensional Semiconductors~
本文采用Kubo公式结合自洽的$t$矩阵近似，对氮取代碳纳米管（CNTs）掺杂一维半导体的热电性质进行了理论研究。N-取代的CNT表现出极高的热电功率因数（$PF$）值，这源于一维材料的特性，其中载流子密度的降低增加了低N状态下的电导率和塞贝克系数。半导体CNT的$PF$值的化学势依赖性也已经作为场效应晶体管进行了研究，结果发现$PF$值在带边缘附近显示出明显的最大值。这一结果表明，“带边工程”将是高性能热电材料的坚实发展的关键。
2017-12-24 cond-mat.mes-hall 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
Non-Wiedemann-Franz Behavior of the Thermal Conductivity of Organic Semiconductors
有机半导体由于其固有的低热导率，近年来作为热电转换器吸引了越来越多的兴趣。这种繁荣导致了令人鼓舞的实际结果，其中热导率主要被视为经验数。然而，在优化的热电材料中，电子部件可以支配热导率，在这种情况下，品质因数$ZT$变为仅热功率和洛伦兹因子的函数。因此，设计有效的有机热电材料需要了解洛伦兹数。在这里，分析建模和动力学蒙特卡罗模拟相结合，研究的影响，充满活力的无序和长度尺度上的相关性的有机半导体热电的电导率和热导率。我们表明，洛伦兹因子高达一个因子$\sim 5$低于索末菲值可以得到弱无序系统，与已观察到的材料带输运。虽然电子贡献在应用相关参数空间内主导热导率，但达到ZT>1将需要使能量无序和晶格热导率两者最小化到低于$κ_\text{lat}<0.2$ W/mK的值。
2021-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of AgGaTe$_2$ and related chalcopyrite structure materials
我们提出了一个分析的p型AgGaTe $_{2}$，它已经显示了一个$ZT$的0.8与部分优化的潜在热电性能，并观察到，相同的能带结构的功能，如轻，重带和各向同性传输的混合物，导致这种良好的性能存在于某些其他三元黄铜矿结构的半导体。我们发现，AgGaTe $_2$的最佳性能将被发现之间的4 $\times 10^{19}$和2 $\times 10^{20}$ cm $^{-3}$在900 K，和2 $\times 10^{19}$和10 $^{20}$ cm $^{-3}$在700 K的空穴浓度，和某些其他黄铜矿半导体可能会显示出良好的热电性能，在类似的掺杂范围和温度，如果不是更高的晶格热导率。
2012-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Engineering the thermopower in semiconductor-molecule junctions: towards high thermoelectric efficiency at the nanoscale
我们提出了一种可能的路线，以实现高的热电效率的分子结结合使用半导体电极的分子电子状态的局部化学调谐。前者允许控制相对于费米能量的HOMO传输共振的位置，而后者实现了双重目的：抑制类电子对热电势的贡献和切断HOMO传输尾部进入半导体带隙。因此，可以获得大的热功率。我们的研究结果强烈表明，在这样的分子结的优点大的数字可以实现。
2009-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Performance of 2D Tellurium with Accumulation Contacts
碲（Te）是一种本征p型掺杂的窄带隙半导体，具有优异的导电性和低导热性。理论预测和实验证明，块体三角Te是一种具有高热电优值ZT的优秀热电材料。鉴于近年来二维碲薄膜的制备方法和纳米结构热电器件的发展趋势，本文首次报道了碲纳米薄膜优异的热电性能，其室温功率因数为31.7 μWcm-1 K-2，ZT值为0.63。为了进一步提高在纳米膜器件中收集热电功率的效率，利用激光作为加热源进行热电电流映射，并且我们发现高功函数金属（例如钯）可以形成与2D Te的稀有积累型金属-半导体接触，这允许更有效地收集热电产生的载流子。高性能热电2D Te器件在微系统中作为能量收集器件或纳米级Peltier冷却器具有广泛的应用。
2018-12-26 cond-mat.mtrl-sci
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
High temperature thermoelectric response of double-doped SrTiO$_3$ epitaxial films
SrTiO $_3$是一种很有前途的$n$型氧化物半导体材料，可用于热电能量转换。用脉冲激光沉积法（PLD）制备了La和氧空位同时掺杂的SrTiO $_3$外延薄膜。这些薄膜的热电和电磁性能的特点是在温度范围从300 K到900 K，是典型的杂质半导体。热电势值的双掺杂薄膜是以前的研究La掺杂的单晶在类似的载流子浓度。最高热电优值（$ZT$）被测量为0.28，在873 K，在$2.5\times10^{21}$ cm $^{-3}$的载流子浓度。
2010-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Devices: Cooling and Power Generation
热电是温度梯度与电压的直接转换，反之亦然。热电有几个潜在的应用，从清洁无噪音冷却，到汽车中的废电收集。热电器件的性能仍然是一个挑战，已经研究了许多方法来克服这种障碍。本文综述了热电现象、体半导体热电器件以及利用新材料结构和低维材料提高热电器件性能的新途径。
2014-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Widely tunable band gap in a multivalley semiconductor SnSe by potassium doping
SnSe是一种具有类似于黑磷层状晶体结构的IV-VI族单硫族化合物，由于其优异的热电性能和潜在的器件应用前景，近年来引起了人们的广泛关注。价带和导带的实验电子结构对于理解空穴与电子掺杂对热电性能的影响以及进一步揭示掺杂后带隙的可能变化至关重要。在这里，我们报告的多谷价带具有大的有效质量的半导体SnSe晶体，并通过电子掺杂揭示单谷导带，提供一个完整的热电物理图片。此外，通过钾沉积的电子掺杂，SnSe的带隙可以从1.2 eV到0.4 eV进行宽范围的调谐，为可调谐电子和光电子器件提供了新的机会。
2018-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the dominant phonon scattering mechanism in thermoelectric compound ZrNiSn
确定缺陷类型和浓度仍然是半导体材料科学的一大挑战。通过使用从头算热导率计算，我们发现，Ni/空位反位，而不是先前声称的Sn/Zr反位，是影响半Heusler化合物ZrNiSn的热输运的主要缺陷。我们的计算正确地预测了热导率与温度和浓度的依赖关系，与已发表的实验结果定量一致。此外，我们发现声子-反位散射率和声子频率的六次方之间的特征比例关系，我们提供了一个解析推导。这些结果表明，结合从头计算的热导率测量可以用来定量评估半导体中的缺陷类型和浓度。
2016-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Robust AI-Driven Discovery of Electronic Metal Phosphide Semiconductors
Jilin University（吉林大学）
结合生成式材料设计、机器学习原子间势和密度泛函理论，高通量筛选出3574种稳定磷化物，包括196种半导体，并识别出30种光电和26种热电候选材料。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci
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
Thermodynamic Phase Stability, Structural, Mechanical, Optoelectronic, and Thermoelectric Properties of the III-V Semiconductor AlSb for Energy Conversion Applications
S.U. Umarov Physical-Technical Institute of NAST（纳兹尔科学院苏·乌马尔物理技术研究所）；School of Optoelectronic Engineering & CQUPT-BUL Innovation Institute, Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学光电工程学院与CQUPT-BUL创新学院）
本研究通过第一性原理方法分析了AlSb在不同相中的热力学、结构、机械、光电和热电性能，发现立方相更稳定，且六方相在热电应用中具有优势。
2025-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Huge Thermoelectric Power Factor: FeSb2 versus FeAs2 and RuSb2
窄禁带半导体FeSb 2的热电功率因数与同结构同系物FeAs 2和RuSb 2相比大大增强。磁性和热力学性质的比较研究提供的证据表明，窄的和相关的带以及相关的增强热电性仅特定于FeSb 2。我们的研究结果指出，在低温下的实际热电应用的潜在的FeSb 2和刺激沿着相同的路线寻找新的相关半导体。
2009-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant phonon softening and avoided crossing in aliovalence-doped heavy-band thermoelectrics
本研究发现异价掺杂可通过声子软化与免交叉效应高效降低热电半导体晶格热导率，在NbFeSb体系中10%Hf掺杂实现65%热导率下降，效果远超等电子合金化，为半导体热输运调控提供了新途径。
2023-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Power of Insulators and Reconsideration of Kelvin's Relations at Low Temperatures
近藤绝缘体的热电效应引起了人们的兴趣，因为开发更好的热电材料用于无液体冷却剂的便携式冰箱的可能性正在出现。本文对低温下绝缘体或半导体的热电效应理论进行了重新研究。发现开尔文勋爵于1851年建立的金属的著名关系式必须修改为绝缘体，以符合热力学第三定律。强相关的影响进行了讨论。
2003-01-21 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
Directional Phonon Suppression Function as a Tool for the Identification of Ultralow Thermal Conductivity Materials
纳米结构中的边界工程有可能极大地影响将热能直接高效转化为电能的材料的开发。特别是，半导体的纳米结构化可以导致对热传输的强烈抑制，而电导率几乎没有退化。虽然这种材料特性的组合对于热电材料是有希望的，但它在很大程度上仍未被探索。在这项工作中，我们引入了一个新的概念，定向声子抑制功能，解开边界主导的热输运前所未有的细节。使用组合的密度泛函理论和玻尔兹曼输运方程，我们计算这个数量的纳米多孔硅材料。我们首先计算的情况下与对齐的圆形孔的热导率，确认一个显着的热传输退化相对于散装。然后，通过分析在这个系统中的声子抑制的方向性的信息，我们确定了一个新的结构的矩形孔具有相同的孔隙率，使四倍减少热传输相对于圆形孔。我们的研究结果说明了定向声子抑制功能的实用性，为系统热导率最小化提供了新的途径，并可能加速下一代热电器件的工程。
2016-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Concept study for a high-efficiency nanowire-based thermoelectric
能够高效、直接将热能转换为电能的材料将具有巨大的经济潜力。理论预测，接近卡诺极限的热电效率可以在包含能量过滤器（如双势垒共振隧穿结构）的一维导体中在低温下实现。生长技术的最新进展表明，这样的设备现在可以实现异质结构，半导体纳米线。在这里，我们提出了具体的InAs/InP纳米线的结构参数，可以让实验观察近卡诺有效的热电能量转换在一个单一的纳米线在低温下。
2006-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Atomically sharp 1D SbSeI, SbSI and SbSBr with high stability and novel properties for microelectronic, optoelectronic, and thermoelectric applications
在具有低源极到漏极电流的晶体管尺寸的缩放中，高度期望具有某些电子特性的1D半导体。通过第一性原理计算，我们发现了三种具有高稳定性和新颖电子性质的一维材料SbSeI，SbSI和SbSBr。这些一维材料的动力学和热稳定性进行了研究。由于量子限制，体到1D的转变导致带隙、有效质量和静态介电常数的急剧变化，使得1D SbSeI成为栅极长度短于1 nm的晶体管的非常有前途的沟道材料。在小的单轴应变下，这些材料从间接带隙半导体转变为直接带隙半导体，为光电子器件和机械传感器铺平了道路。此外，这些材料的热电性能比它们的本体对应物显著提高。最后，我们证明了合成这种原子尖锐的V-VI-VII化合物的实验可行性。这些非常理想的性能使SbSeI，SbSI和SbSBr有前途的一维材料在未来的微电子，光电子，机械传感器和热电应用。
2017-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Pursuit of thermoelectric properties in a novel Half Heusler compound: HfPtPb
我们探索了一种新的半Heusler化合物HfPtPb的结构、电子、机械和热电性质，HfPtPb是全金属重元素，最近被认为是稳定的[Nature Chem 7（2015）308]。在本工作中，我们采用密度泛函理论和半经典玻尔兹曼输运方程与常数弛豫时间近似。研究了剪切模量、杨氏模量、弹性常数、泊松比和剪切各向异性因子等力学性能。弹性和声子性质表明，该化合物是机械和动力学稳定的。Pugh和Frantsevich比反映了HfPtPb的韧性行为，剪切各向异性因子反映了HfPtPb的各向异性性质。能带结构的计算预测，该化合物是半导体性质的带隙为0.86 eV。热电输运参数，如塞贝克系数，电导率，电子热导率和晶格热导率已被计算作为温度的函数。在最佳载流子浓度下，n型掺杂的Seebeck系数最大。我们预测在1000 K时优值最大值为0.25。我们的研究表明，这种材料是n型半导体。
2017-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric PbTe-CdTe bulk nanocomposite
本研究提出一种基于Bridgman工艺的热电PbTe-CdTe块体纳米复合材料制备方法，可制备不同掺杂类型、载流子浓度可控且CdTe晶粒均匀分布的中温热电材料。
2023-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and thermoelectric properties of Fe2VAl: The role of defects and disorder
利用第一性原理计算，我们证明了Fe_2VAl是一种间接带隙半导体。我们的计算表明，它的，有时分配，半金属字符是不是一个内在的属性，但源于反位缺陷和网站的障碍，引入本地化的ingap和共振态改变电子性质接近带隙。这些状态对热电势S和功率因数PF=S^2σ有负面影响，降低了本征Fe_2VAl的良好热电性能。
2011-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Large-scalable fabrication of improved Bi-Te-based flexible thermoelectric modules using a semiconductor manufacturing process
在现有的几种柔性热电模块中，烧结的基于Bi-Te的模块代表了一种可行的选择，因为它们的高输出功率密度和灵活性，这使得能够使用任意热源。我们已经制造了Bi-Te基模块与大规模的制造工艺，并提高了它们的输出性能。使用柔性印刷电路的厚电极的互连电阻的减小显著地将模块的输出功率提高到在$ΔT$ = 70 K时的87 mW/cm $^{2}$，这比先前的原型模块高1.3倍。此外，通过使用表面贴装技术建立顶部电极的制造，使得实现模块的高产量制造成为可能。我们的耐久性测试表明，在10000次机械弯曲测试和1000次热应力测试期间，模块的内阻没有显著变化。
2020-04-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electron transport and thermoelectric properties of layered perovskite LaBaCo2O5.5
本文用电阻、磁阻、电阻和热电测量方法研究了层状112型钴酸盐LaBaCo_2O_（5.5）的系统输运性质。为了理解LaBaCo2O5.5的复杂导电机制，使用不同的理论模型分析了输运数据。该系统在326 K附近出现了类超导-半导体转变（TSC），对应于铁磁转变，在低温区电阻率数据符合Motts变程跳跃模型。有趣的是，在室温附近和低于室温时，该化合物表现出明显的电致和磁致电阻行为变化，后者在磁相界附近值得注意。热电势S（T）的温度依赖性在60- 320 K范围内表现为p型极化电导，并在120 K时达到最大值303 uV/K。在低温AFM区域中，通常在钴酸盐系列LnBaCo2O5.5（Ln =稀土）中观察到的不寻常的S（T）行为由如先前针对钙钛矿锰氧化物所描述的电子磁振子散射机制来解释。
2008-03-12 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
Electronic Structure, Transport and Phonons of SrAg$Ch$F ($Ch$=S, Se, Te): Bulk Superlattice Thermoelectrics
本文报道了p型半导体SrAg $Ch$ F（$Ch$ =S，Se和Te）的电子结构、振动性质和输运性质的计算。我们发现软声子与低频光学分支相交的声学模式低于50 $cm^{-1}$，表明材料的热导率低。在价带最大值处和附近的带是高度二维的，这导致即使在高载流子浓度下也具有高的热电势，这是表明良好热电性能的组合。这些材料可以被看作是超晶格热电体的整体实现。
2015-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermally induced band gap increase and high thermoelectric figure of merit of n-type PbTe
与许多其他半导体不同，PbTe的带隙随着温度的升高而显著增加。我们从第一性原理出发，计算了n型PbTe的热电输运性质，包括电子能带结构的温度变化。当考虑到能带结构的温度变化时，计算得到的PbTe的热电量随温度的变化关系与以前的实验结果吻合得很好。我们还计算了最佳的带隙值，这将最大化的热电优值的n型PbTe在不同的温度。我们发现，在PbTe的实际间隙值密切遵循300 K和900 K之间的最佳值，从而在高品质因数。我们的研究结果表明，在直接窄禁带半导体中，带隙随温度的显著增加对于实现高热电性能是非常有益的。
2019-06-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Understanding and Designing the Spin-Driven Thermoelectrics
虽然基于电子和声子特性工程的热电材料进展达到了一个平台，但增加自旋自由度有可能为替代热电材料开辟新的前景。在这里，我们提出的概念，目前的理解，和设计自旋驱动热电的指导方针。我们发现，自旋和热流之间的相互作用在熵输运通过载流子可以提供一个战略路径，以提高电子的热电势。经典的反铁磁半导体碲化锰（MnTe）被选为案例研究，由于其显着的自旋介导的热电性能。我们发现，虽然自旋无序散射降低了磁性材料中的载流子迁移率，自旋熵，磁振子，顺磁振子载流子阻力可以占主导地位，并显着提高热电功率因数，因此ZT。最后，根据目前的认识，提出了设计高性能自旋驱动热电材料的几点指导原则。
2021-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous transport and thermoelectric performances of CuAgSe compounds
铜银硒化物具有两个相：低温半金属相（α-CuAgSe）和高温声子玻璃超离子相（\b{eta} -CuAgSe）。在这项工作中，两个阶段的电输运和热电性能进行了研究。结果表明，\b{eta} -CuAgSe为p型半导体，具有较低的热导率，而α-CuAgSe为金属导电，载流子主要为n型，电阻率较低。多晶\b{eta} -CuAgSe在623 K时的热电优值zT为~0.95，表明超离子CuAgSe在中温范围内是一种有前途的热电候选材料。
2015-10-22 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
Ultralow Thermal Conductivity in Full-Heusler Semiconductors
半导体半-和在较小程度上，全-Heusler化合物是有前途的热电材料，由于其引人注目的电子性能与大功率因数。然而，固有的高导热性导致有限的热电效率，迄今为止阻碍了它们在实际应用中的广泛使用。在这里，我们报告的一类迄今未知的稳定的半导体全赫斯勒化合物的计算发现10价电子（$X_2YZ$，$X$ =钙，锶，钡; $Y$ =金和汞; $Z$ =锡，铅，砷，锑，铋）通过高通量$ab-initio$筛选。这些新化合物由于重贵金属的强非谐振动而表现出接近理论最小值的超低晶格热导率$κ_{\text{L}}$，同时保持高功率因数，从而产生优异的声子玻璃电子晶体材料。
2016-04-14 cond-mat.mtrl-sci
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
Thermoelectric response across the semiconductor-semimetal transition in black phosphorus
本研究通过压力调控黑磷实现半导体到半金属的转变，追踪塞贝克系数演化，利用珀尔帖电导率揭示本征热电响应，阐明载流子散射对塞贝克系数的关键作用。
2023-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
