Effects of random vacancies on the spin-dependent thermoelectric properties of silicene nanoribbon
Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣玛丽亚技术大学）；Universidad de Antofagasta（安托法加斯塔大学）
本研究通过引入随机空位，提升了硅烯纳米带的热电效率，突破了经典热电定律限制，为高效热电和自旋热电器件开发提供了新思路。
2026-01-12 cond-mat.mes-hall
Enhanced thermoelectric properties in hybrid graphene-boron nitride nanoribbons
采用非平衡格林函数（NEGF）方法研究了石墨烯-氮化硼杂化纳米带（BCNNR）的热电性能。我们发现，通过周期性地将六方氮化硼（h-BN）嵌入石墨烯纳米带（GNRs）中，可以显著提高热电优值（ZT）。与原始GNRs相比，宽度指数为3 p +2的扶手椅边缘BCNNR的ZT提高了10~20倍，而其他宽度的纳米带的ZT仅提高了1.5~3倍。而对于带边的纳米带，ZT值提高了2~3倍。这种改进来自塞贝克系数的增加和热导率的降低的组合超过电导率的降低。此外，还讨论了h-BN组分配比对热电输运性质的影响。这些结果使BCNNR成为构建出色热电器件的有希望的候选者。
2012-04-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phosphorene nanoribbon as a promising candidate for thermoelectric applications
本工作利用密度泛函理论研究了不同宽度和边缘构型的磷烯纳米带的电子性质。结果表明，扶手椅型磷烯纳米带是半导体的，而锯齿型磷烯纳米带是金属的。扶手椅型纳米带的带隙随带宽的增加而单调减小。通过用氢钝化边缘的磷原子，锯齿系列也变成半导体，而扶手椅系列表现出比原始系列更大的带隙。利用玻尔兹曼理论和弛豫时间近似研究了磷烯纳米带的电子输运性质。我们发现，所有的半导体纳米带表现出非常大的塞贝克系数值，并可以进一步增强氢钝化在边缘。以N=7的扶手椅型纳米结构为例，利用声子玻尔兹曼输运方程计算了晶格热导率。由于显著增强的Seebeck系数和降低的热导率，磷烯纳米陶瓷在室温下表现出非常高的品质因数（ZT值），为4.0，这表明其有吸引力的热电应用。
2014-06-16 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric effects in silicene nanoribbons
用{ \it ab-initio}方法研究了锯齿形边缘硅烯纳米带的输运系数和热电系数（包括自旋热电势）。这种纳米带的局部自旋密度揭示了边缘磁性。像在石墨烯中一样，人们发现反铁磁和铁磁有序，其中一边的自旋极化分别与另一边的自旋极化反平行或平行。热电性能，特别是塞贝克系数，显着地依赖于电子能带结构，并增强费米能级时，在能隙。然而，这些热电性能显着降低时，声子贡献的热导包括在内。这种声子贡献已通过两种不同的方法进行了数值计算。从反铁磁态到铁磁态的转变导致大的磁阻和相当大的磁热电势。反平行配置的热电参数，当自旋极化在纳米晶体的左部分是相反的，在右部分，也进行了分析。
2013-07-15 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
Thermoelectric properties of in-plane $90^0$-bent graphene nanoribbons with nanopores
我们研究了含有纳米孔的$90^0$ -弯曲石墨烯纳米带的热电性能，用于优化设计包括热电发电机在内的多功能电路。我们发现，$90^0$弯曲的丝带的热导率是从几倍到一个数量级的原始扶手椅和锯齿直带相比。因此，弯曲带的热电性能优于其直带对应物，特别是在高于500 K的高温下。更重要的是，纳米孔的引入被证明可以大大提高它们的热电容量。在500 K时，引入3个纳米孔时，优值ZT增加超过160%（从无孔的0.39增加到0.64），当引入24个纳米孔时，增加超过200%（高达0.88）。在1000 K左右可获得ZT 1。此外，热电性能被证明是进一步改善，通过采用不对称的引线。这项研究表明，$90^0$ -弯曲的纳米孔带具有良好的热电性能，在很宽的温度范围内，并可能找到应用程序作为高效的热电转换器。
2021-06-14 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
Enhanced thermoelectric performance of twisted bilayer graphene nanoribbons junction
采用第一性原理计算，结合Landauer-Buttiker和Boltzmann理论，研究了扭曲双层石墨烯纳米结（TBGNRJ）在$0^o$、$21.8^o$、$38.2^o$和$60^o$旋转角下的电子输运和热电性质.结果表明，在$\pm$ 0.2 V偏压下，TBGNRJ在$21.8^o$和$38.2^o$旋转角上呈现负微分电阻（NDR）.更重要的是，在300 K下，在$21.8^o$旋转角下可以获得2.0、2.7和6.1的三个峰值ZT值。TBGNRJ出色的ZT值被解释为在优化的角度下降低的热导率和增强的电导率的组合。
2018-11-04 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of armchair phosphorene nanoribbons in the presence of vacancy-induced impurity band
扶手椅型磷烯纳米带（APNR）是一种具有间接带隙的半导体。在这里，我们建议通过创建一个周期性的空位结构（antidot）在APNR的间隙中引入新的状态。紧束缚模型的基础上，我们表明，一个周期性阵列的空位或纳米孔导致形成的杂质带内的间隙区域。我们首先给出了一个解析表达式的杂质带的色散关系所诱导的束缚态杂化与每个单空位缺陷。然后，我们增加空位缺陷的大小，包括一堆原子和理论研究纳米孔的大小和它们的间距对电子能带结构，载流子传输函数，和热电性能的影响。我们对这些结构的发电率和热电效率的分析表明，ANPR可以用作极好的热电发电模块。
2021-02-03 cond-mat.mes-hall
Enhanced thermoelectric efficiency of zigzag bilayer phosphorene nanoribbon; edge states engineering
从理论上研究了锯齿型双层磷烯纳米带的热电性质。我们首先将SSH阶梯与ZBPNR边缘态类比，解析地得到了它们的能带结构和波函数。然后，通过应用能量过滤方法，我们表明，电功率和热电效率的ZBPNR可以显着提高中间隙边缘状态的存在。我们还讨论了如何通过在边界施加周期性点势来设计边缘模式，以进一步优化系统的热电功率和效率。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Effects of zigzag edge states on the thermoelectric properties of finite graphene nanoribbons
在紧束缚模型和格林函数方法的框架下，研究了有限长石墨烯纳米带与金属电极耦合时的热电特性。当锯齿形边耦合到电极时，只有当电极之间的沟道长度小于这些局部锯齿形边缘态的衰减长度时，才能发生通过局部边缘态的电子输运。当扶手椅边缘耦合到电极时，当GNR处于半导体相时，存在与中间带隙状态相关联的有趣的热电行为。在这里，我们表明，锯齿形边缘态的扶手椅侧连接到电极的GNRs的热电行为类似于两个平行的量子点具有相似的轨道简并度。此外，它表明，由锯齿形边缘状态给出的电导和功率因数是相当强大的缺陷散射。
2022-07-09 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
Edge magnetism impact on electrical conductance and thermoelectric properties of graphenelike nanoribbons
窄的准二维纳米结构中的边缘态在很大程度上决定了它们的电学、热电和磁学性质。非磁性边缘状态可能经常导致拓扑绝缘体型行为。然而，当锯齿形边缘是磁性的并且时间反演对称性被破坏时，另一种情况出现。在这项工作中，我们报告的电子能带结构修改，电导和热电性能的窄锯齿形纳米带与自发磁化的边缘。基于Kane-Mele- Hubbard紧束缚模型的理论研究表明，对于硅烯、锗烯和锡烯，当能量接近电中性点时，其Seebeck系数和热电功率因子都得到了显著的增强。环周栅压提高了具有反平行磁化锯齿边的基态能带的自旋简并度，使电导显著自旋极化。同时栅电压也影响热电性能。如果声子热导充分降低，上述纳米带的估计室温品质因数可以超过3的值。
2017-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
MoS2 nanoribbons as promising thermoelectric materials
采用第一性原理计算和Boltzmann输运理论研究了不同宽度的MoS2扶手椅型纳米带的热电性能，其中弛豫时间由形变势理论预测.由于扶手椅边缘的悬挂键，纳米带具有明显的结构重构，这对控制电子和输运性质起着重要作用。所研究的扶手椅型纳米带被发现是半导体的间接间隙，表现出有趣的宽度依赖的振荡行为。具有宽度N = 4的纳米晶的较小间隙导致在300 K下大得多的电导率，当与N = 5、6的纳米晶相比时，其超过相对较大的电子热导率。结果，室温ZT值可以优化为2.7（p型）和2.0（n型），这显著超过了文献中报道的大多数实验室结果的性能。
2014-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Properties of Armchair Graphene Nanoribbons with Array Characteristics
本文通过紧束缚模型和格林函数方法研究嵌入氮化硼纳米带形成的阵列式扶手椅型石墨烯纳米带的热电性质，发现其能级简并和耦合效应可显著提升功率因子并突破一维理想系统的量子极限。
2024-01-16 cond-mat.mes-hall
The effect of vacancy induced localized states on thermoelectric properties of armchair bilayer phosphorene nanoribbons
本文研究两端连接冷热引线、中部沿扶手椅方向含周期性空位的双层磷烯纳米带，揭示空位诱导局域态及新能带形成，并表明空位间距可调控透射通道、电功率与热电效率。
2023-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhancement of thermoelectric performance of a nanoribbon made of alpha-$\mathcal{T}_3$ lattice
我们提出了一个锯齿形的α- $\mathcal{T}_3$晶格纳米粒子的电子和输运性质。我们特别关注的是边缘模式（从平坦到色散）的连续演化对热电输运性质的影响。与石墨烯纳米晶的情况不同，$α-\mathcal{T}_3$晶格的锯齿形纳米晶可以在特定宽度的带的两个谷处具有一对色散（手性）边缘模式。此外，取决于宽度，间隙打开也可以发生在两个谷处。手征边缘模的斜率和能隙强烈地依赖于系统中存在的两种希望参数的相对强度。我们计算相应的传输系数，如电导，热电势，热导率和热电优值，通过使用紧束缚格林函数形式主义，以探讨色散边缘模式的作用。研究发现，通过适当控制边缘模式，可以显著提高热电势和热电优值。与石墨烯的情况相比，在合适的参数范围下，品质因数可以提高十倍。最后，我们揭示了线缺陷的存在下，靠近边缘，可以造成显着的影响，以及对电导的边缘模式。然而，热电对这种缺陷相对不太敏感。
2019-08-18 cond-mat.mes-hall
Graphenylene nanoribbons: electronic, optical and thermoelectric properties from first-principles calculations
最近合成的二维石墨烯类材料被称为graphenylene是一种具有窄直接带隙的半导体，在纳米电子应用中具有很大的前景。显著的带隙增加可以通过施加到亚石墨烯晶格的应变或通过使用纳米带代替延伸层来提供。本文采用基于密度泛函理论的计算方法对石墨烯纳米带的电学、光学和热电性质进行了系统的研究。结合能的估计，我们证实了稳定的锯齿形和扶手椅边缘的纳米带钝化的氢原子。电子光谱表明，所有考虑的结构可以被归类为直接带隙半导体。利用第一性原理方法和Kubo-Greenwood公式计算了薄膜的吸收系数、光学电导率和复折射率。已经表明，石墨烯带有效地吸收可见范围的电磁波。由于这种吸收，电导率在该范围内显著增加。用非平衡格林函数法计算了输运系数和热电优值。总结结果，我们讨论了石墨烯薄膜和纳米带在纳米电子器件中的可能用途。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
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
Comparative Study of Strain-Engineered Thermoelectric Performance of 2D-Xene Nanoribbons
本文系统比较了五种二维Xene材料扶手椅型纳米带在应变和宽度调控下的热电势，发现磷烯因大带隙和各向异性电子结构表现出最高热电势，并揭示了3p+2族在应变下由金属态向半导体态转变激活热电性能的设计规律。
2025-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of metallic electrodes on the thermoelectric properties of zigzag graphene nanoribbons with periodic vacancies
本文理论分析金属电极接触方式对含周期性空位的锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）量子点阵列热电性能的影响，发现线接触电极（如Cu、Au等）可实现高功率因子和品质因数，优于面接触。
2023-05-05 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
Impact of Valley Degeneracy on Thermoelectric Properties of Zigzag Graphene Nanoribbons with Staggered Sublattice Potentials and Transverse Electric Fields
该研究通过紧束缚模型和格林函数技术，探究谷简并度对锯齿形石墨烯纳米带热电性能的影响，发现能级简并度通过不同机制增强电功率因子。
2025-04-28 cond-mat.mes-hall
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
Exotic thermoelectric properties of coronene-cyclobutadienoid graphene nanoribbons
针对传统热电材料依赖重金属的问题，本研究设计出轻元素的cor4GNRs，凭借独特边缘结构实现ZT值超2.1，施加应变后有望超3.0，为先进热电材料研发提供新方向。
2024-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge currents and nanopore arrays in zigzag and chiral graphene nanoribbons as a route toward high-$ZT$ thermoelectrics
我们分析了电子和声子的量子输运通过锯齿形或手性石墨烯纳米带（GNRs）与纳米孔阵列穿孔。由于这些GNR中的局部电荷电流分布在其边缘周围达到峰值，因此在其内部钻纳米孔不会影响这种边缘电荷电流，同时大大减少了足够长的线中声子携带的热流。这两种效应的组合可以产生高效的热电器件，其在液氮温度下具有最大的$ZT \simeq 11$，并且在室温下具有最大的$ZT \simeq 4$，在$\sim 1$ $μ$ m长的锯齿形GNR中实现，所述GNR具有可变直径的纳米孔和它们之间的间距。我们的分析是基于$π$ -轨道紧束缚哈密顿量的电子子系统的第三最近邻跳跃，声子子系统的经验第四最近邻模型，和非平衡格林函数形式主义来研究这两个模型中的量子输运。
2012-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band engineering of phosphorene/graphene van der Waals nanoribbons toward high-efficiency thermoelectric devices
本文研究了由AGNR和APNR堆叠的磷烯/石墨烯范德华纳米带的热电电流，发现外加电场可诱导能带排列和带隙转变，从而大幅增加热致电流并控制其流向，对柔性电子和热电器件应用具有重要意义。
2024-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancy Effects on Electric and Thermoelectric Properties of Zigzag Silicene Nanoribbons
研究了具有横向对称性的锯齿形硅烯纳米晶体中单空位、双空位和线性空位的晶体重构。利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了它们对材料电性能和热电性能的影响。特别是，我们专注于自旋分辨电导，磁电阻和电流-电压曲线。在MV中形成5-原子环，在DV中形成5-8-5环结构，并且在LV中形成8-4-8-4环结构。当横向对称性被空位打破时，特别是当空位位于带的边缘时，线性电导变得强烈地依赖于自旋。巨磁电阻效应会被非对称空位所掩盖。当存在LV和不对称MV或DV时，可能出现单自旋负微分电阻。一个强大的自旋塞贝克效应，预计在室温下在ZSiNR与LV。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contact effects on thermoelectric properties of textured graphene nanoribbons
在紧束缚模型和格林函数方法的框架下，研究了不同耦合强度的有限织构石墨烯纳米带（t-GNRs）与电极连接后的输运和热电性质.由于缩进边缘引起的量子收缩，这种t-GNR表现得像串联耦合的石墨烯量子点（SGQD）。这些类型的SGQD可以通过定制之字形GNR（ZGNR）或扶手椅GNR（AGNR）来形成。通过改变量子点的尺寸和锯齿边缘处的颈部宽度，可以设计它们的带宽和带隙。计算了缺陷和接触结对t-GNRs的电导、塞贝克系数和电子热导的影响。当缺陷发生在织构ZGNRs（t-ZGNRs）的内部位置时，中心带隙内或带边附近的最大功率因数被发现对缺陷散射不敏感。此外，我们发现由t-ZGNRs形成的SGQD由于t-ZGNRs中透射系数的改进的函数形状而具有比纹理化ANGR的SGQD显著更好的电功率输出。通过适当的接触设计，t-ZGNR的最大功率因数（品质因数）可以达到理论极限的$90\%$（$95\%$）。
2022-09-24 cond-mat.mes-hall
Enhancing thermoelectric properties of isotope graphene nanoribbons via machine learning guided manipulation of disordered antidots and interfaces
在纳米尺度上的结构操纵打破了不同能量载流子传输特性之间的内在关联，实现了高热电性能。然而，纳米材料设计中的耦合多功能（声子和电子）输运使得热电性能的优化具有挑战性。机器学习为自由度大的纳米结构设计带来了便利。在这里，我们进行了全面的热电优化同位素扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）的antidots和接口相结合的格林函数方法与机器学习算法。在非周期同位素超晶格的界面处，通过反点操作获得了最佳的AGNR，ZT为0.894，是原始结构的5.69倍。通过机器学习提出的最佳结构提供了物理见解，即碳-13原子倾向于形成垂直于载流子输运方向的连续界面势垒，以抑制声子通过同位素AGNR的传播。反点效应比同位素替代更能有效地改善AGNR的热电性能。所提出的方法将能量载体输运性质分析与机器学习算法相结合，为增强低维纳米材料的热电性质以及探索和获得非直观的物理见解提供了高效的指导。
2022-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Molecular sensor based on graphene nanoribbons
在这项工作中，我们研究了石墨烯纳米带与侧附着的有机分子的热电性能。采用单带紧束缚哈密顿量和格林函数方法，计算了不同杂化体系的透射系数和Seebeck系数。相应的热电势分布在孤立分子的本征能处呈现出一系列尖锐的峰。我们研究了温度对热电响应的影响，我们认为随机配置的分子分布，在不同的无序制度。热电势的主要特征在温度和无序下不被破坏，表明系统作为建议的分子温度传感器装置的鲁棒性。
2013-06-25 cond-mat.mes-hall
Impact of electron-electron interactions on the thermoelectric efficiency of graphene quantum point contacts
热电材料开辟了一条利用耗散能量的途径，使电子设备的能耗更低。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。这一目标在很大程度上是在纳米结构材料的帮助下实现的，即使大块材料的效率不高。在这项工作中，我们研究了如何在低温下提高热电效率的石墨烯纳米带中的多体效应。为此，我们从平均场近似下的Kane-Mele-哈伯德模型出发，对扶手椅型和锯齿型石墨烯纳米带的热电效率进行了大量的数值研究.我们考虑两种不同的制度，即平凡和拓扑绝缘体。我们发现，电子-电子相互作用是至关重要的干涉现象，引起纳米带的热电效率的增强的外观。最后，我们还提出了一个实验装置，这将有助于测试我们的结论的有效性。
2022-03-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Thermodefect voltage in graphene nanoribbon junctions
热电结通常由具有不同传输特性的不同材料的组件制成。具有相同类型的载流子的单材料结也被认为是研究纳米结构材料的热电性质的各种经典和量子效应。本文介绍了温度梯度下石墨烯纳米晶（GNR）结中缺陷诱导热电电压的概念，即{ \it热缺陷电压}。我们的热缺陷结是由两个GNR具有相同的属性，除了在一个纳米带中存在的缺陷。在室温下，热缺陷电压对缺陷的类型、位置以及GNR的宽度和边缘配置高度敏感。我们证明，热缺陷电压可以高达$1.7\,$ mV/K的$555$ - $777$缺陷的半导体扶手椅GNRs。我们进一步研究的塞贝克系数，电导，电子热导，也是单个结组件的功率因数来解释的热缺陷效应。总之，我们的研究提出了一种新的途径，以提高纳米材料的热电性能。
2022-04-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermopower of Graphene Nanoribbons in the Pseudodiffusive Regime
石墨烯带的热电测量目前在包括通过缺陷和不规则边缘的原子无序的样品上进行。在这项工作中，我们调查的热电势或Seebeck系数的石墨烯带内的线性响应理论和Landauer形式主义，我们认为扩散制度作为一个限制的带的纵横比。我们发现，热电势和电子电导率不仅取决于纵横比，但也取决于化学势和温度，这是这里设置为关键参数。得到的数值结果与温度和掺杂的无序石墨烯带上的热电测量具有良好的一致性。
2018-09-08 cond-mat.mes-hall
Tuning Phononic and Electronic Contributions of Thermoelectric in defected S-Shape Graphene Nanoribbons
热电作为一种利用废热的方式，在电子工业中是必不可少的，但其在工作温度下的低性能使其在实际应用中不合适。定制石墨烯可以改变其特性。在本论文中，我们主要研究了单空位和双空位模型下S型石墨烯结构的输运性质。该结构由一个手性部分，这是一个扶手椅型石墨烯纳米载体，和两个锯齿形石墨烯带组成。我们调查的品质因数的变化，通过塞贝克系数，电子电导，电子和声子电导的空缺，在不同的设备尺寸。利用非平衡格林函数方法研究了体系的输运性质，从而从紧束缚（力常数）模型得到了相应的哈密顿量（动力学矩阵）。所有长度的DV均获得最大品质因数（ZT）。这种系统的物理性质可以通过控制各种参数来调整，例如缺陷的位置和类型以及器件尺寸。研究结果表明，延长结构可以降低声子贡献，单空位比双空位更能区分电子热导行为和电子电导行为。也就是说，空位工程可以显著提高热电性能。在大型器件中，SV可以将ZT提高到2.5倍。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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 properties of graphene/boron nitride heterostructures
使用密度泛函理论结合格林函数散射方法，我们研究了由交替长度的石墨烯和氮化硼形成的异质纳米带的热电性能。在这样的结构中，氮化硼充当隧道势垒，其弱耦合石墨烯中的状态以形成迷你带。在未掺杂的纳米带中，迷你带相对于费米能对称地定位，并且不会显著增强热电性能。相反，当带掺杂的电子给予或电子接受吸附质，热电势S和电子品质因数提高，可以得到正或负的热电势。在最有利的情况下，用电子给体四硫富瓦烯（TTF）掺杂将室温热电势增加到-284 μv/K，用电子受体四氰基乙烯（TCNE）掺杂将S增加到210 μv/K。包括电子和声子的贡献后的热导，品质因数ZT高达0.9的顺序。
2015-10-04 cond-mat.mes-hall
High-Efficiency spin-Seebeck Diode in an $α'$-Borophene FM/Normal/FM Nanoribbon Junction
Iran University of Science and Technology（伊朗科技大学）；Shiraz University（设拉子大学）
研究利用α'-硼烯纳米带在FM/普通/FM结中，通过施加温度梯度以低能耗产生纯自旋电流，结合TB与NEGF方法研究其自旋热电特性，发现可作自旋塞贝克二极管且有负微分效应，其功率因数高于石墨烯和硅烯。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall
Electronic and thermal conduction properties of halogenated porous graphene nanoribbons
在密度泛函理论（DFT）计算的框架下，我们研究了卤素原子钝化的多孔石墨烯（PG）结构作为高效热电器件的可能候选者的电子和热性质。对扶手椅型和锯齿型卤化PG纳米带进行了比较分析。的电子性质是一致的预期行为的两种类型的终端，但与不同的卤素原子引入的显着影响。取决于孔径和卤素类型，声子能带结构中的伪间隙在低频范围内是可见的，这对于低温下的热传导特别重要。当卤素的原子序数增加时，能隙系统地向较低能量移动。同时，电子能隙减小，这对于在热电器件中获得大的品质因数也是必不可少的。这表明通过卤素钝化来调节PG结构的电子和热性质的可能性。
2016-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Interface States and Nonlinear Thermoelectric Performance in Armchair Graphene Nanoribbon Heterostructures
National Central University（中央大学）
研究揭示了臂chair石墨烯纳米带异质结构中拓扑界面态的生成机制及其非线性热电性能增强特性
2026-01-21 cond-mat.mes-hall
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
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
Atomic-scale Field-effect Transistor as a Thermoelectric Power Generator and Self-powered Device
采用第一性原理方法，研究了金属-溴铝结的热电特性和能量转换效率。由于在化学势附近的窄态，纳米结具有大的塞贝克系数，使得其可以被认为是有效的热电发电机。我们还考虑了纳米结的三端几何形状，其中的电流，电压，功率和效率可以有效地调制的栅极电压。这种电流-电压特性在纳米级电子器件的设计中可能是有用的，例如晶体管或开关。值得注意的是，纳米结作为电极之间具有固定有限温差的晶体管，可以使用塞贝克效应为自己供电。
2011-01-20 cond-mat.mes-hall
Optimized Fabry-Pérot cavity engineered nanoscale thermoelectric generators
在这项工作中，我们的目标是设计一个异质结构的纳米热电发电机，可以最大限度地提高废热转换效率在给定的输出功率。为此要实现的主要目标是实现矩形波串形（带通）电子传输函数（R。S. Whitney，Phys. Rev. Lett. 112，130601（2014））。为了实现这一目标，我们提出了在中心共振隧穿结构上使用光学法布里-珀罗腔的电子模拟。我们进一步探索最佳设计的可能性，通过改变腔壁的几何形状，以确保一个近乎完美的电子带通能量过滤。根据我们的研究结果，我们提出了一个通用的设计准则，以实现这种传输，并证明这种设备可以是优秀的热电发电机相比，现有的建议，在提高输出功率，而没有成本的效率。理论上证明，使用非平衡格林函数技术加上自洽充电效应，最大输出功率的增强高达$116\%$，可以通过该方案在$10\%$更高的效率相比，基于共振隧穿的设备。此外，一个详细的线性响应参数的比较研究，也提出和解释的物理传输特性。这项研究提出了一种改进的热电发电机的最佳设备设计策略，并通过传输线形工程促进了一类新的热电发电机的阶段。
2019-07-27 cond-mat.mes-hall
Double quantum dot as a minimal thermoelectric generator
基于数值重整化群计算，我们证明了实验实现的双量子点构成了一个最小的热电发电机。在近藤机制中，一个量子点充当n型热电器件，另一个充当p型热电器件。正确连接的双量子点提供了利用环境的热能的微型电源。
2014-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Superlattice design for optimal thermoelectric generator performance
我们考虑通过能量带通滤波器的方法设计一个最佳的超晶格热电发电机。超晶格结构的各种配置进行了探索，以获得带通传输频谱，接近理想的“boxcar”的形式，这是现在众所周知的，以体现在给定的输出功率的最大效率。使用非平衡格林函数形式主义耦合自洽的泊松方程，我们确定这样一个理想的结构，也表明它几乎是免疫的自洽充电和设备的可变性的有害影响。分析各种超晶格设计，我们得出结论，具有高斯分布的势垒厚度的超晶格提供了最佳的热电效率在最大功率。观察到该器件设计的最佳工作状态在卡诺效率的54%-43%之间时提供了0.32-0.46 $MW/m^2$范围内的最大功率。我们还分析了我们的器件设计与传统的品质因数的方法来反支持这样得到的结果。我们注意到一个高的$zT_{el}=6$值的情况下，高斯分布的势垒厚度。利用现有的先进薄膜生长技术，可以实现所建议的超晶格结构，并且可以实现这种优化的热电性能。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall
An Open Source Python Package to Simulate Micro Thermoelectric Generators
本文介绍了一个开源Python包，用于模拟微型热电发电机，提供图形界面和计算功能，可计算功率、效率等关键指标，并支持定制化。
2025-10-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Thermoelectric generator in endoreversible approximation: the effect of heat-transfer law under finite physical dimensions constraint
我们重新审视内可逆近似的热电发电机的最佳性能，同时施加一个有限的物理尺寸约束（FPDC）的形式的固定的总面积的热交换器。我们的分析是基于线性不可逆定律的水库和工作介质之间的热传递，在牛顿定律通常假设在文献中。相对于热电流以及热交换器的分数面积执行功率输出的优化。我们描述了两种替代的设计，用于分配最佳面积的热交换器。有趣的是，对于每种设计，使用线性不可逆定律以公知的形式产生最大功率下的效率，即$2η_{\rm C}^{}/ (4-η_{\rm C}^{})$，该形式是先前在外可逆近似下针对热电发电机的情况获得的，即仅假设由于焦耳加热引起的内部不可逆性。另一方面，牛顿定律的使用产生Curzon-Ahlborn效率。
2021-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Exploring Packaging Strategies of Nano-embedded Thermoelectric Generators
将纳米结构嵌入体基质中是实现高性能热电系统电子工程的一种重要实用方法。对于发电应用，它理想地结合了低维系统提供的效率优势以及大容量系统提供的高功率输出优势。在这项工作中，我们发现了一些关键的细节，如何嵌入纳米线和纳米片在散装矩阵，使一个整体的优势，纯散装可以实现。首先，我们指出，相对于散装的性能退化是不可避免的纳米结构过渡到多模。它然后示出，合适的横截面的纳米嵌入式系统提供了一个功率密度的优势在很宽的范围内的效率在较高的填充分数，这个范围逐渐缩小到高效率的制度，作为填充分数减少。最后，我们引入了一个度量- \emph{the advantage factor}，以定量地阐明，通过纳米嵌入在给定的效率提供的功率密度的增强。最后，我们探讨了纳米嵌入的最大有效宽度，作为在感兴趣的效率范围内设计发生器的参考。
2015-05-03 cond-mat.mes-hall
Complete magnetic control over the superconducting thermoelectric effect
在超导体和强极化铁磁体之间的界面处产生巨大的热电效应，使得能够建造高效的热电发电机。我们预测，这种发电机的热功率可以完全由磁输入信号控制：不仅可以通过旋转磁体来切换热功率，甚至可以完全逆转。这种原位控制与传统的热电不同，传统的热电通常由设备设计固定。
2022-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coherence-enhanced constancy of a quantum thermoelectric generator
研究表明，系统演化的量子相干幺正分量的存在可以提高热机的恒定性，即，减少输出功率的波动，与纯粹的随机设置相比。这使得能够克服最近导出的效率，功率和恒定性之间的权衡，这适用于经典马尔可夫稳态热机。使用由两个隧道耦合轨道（即，电子水平仪），每个都连接到单独的电子储存器;例如，可以使用量子点来实现这样的设置。电子输运研究的精确Levitov-Lesovik公式的情况下，没有电子之间的库仑相互作用，以及应用量子主方程的相互作用的情况下。恒定的分析热电发电机增加，由于轨道之间的隧道是与一个单一的电子状态的演变，而不是一个随机的泊松过渡的事实。这降低了系统的随机性，从而抑制了电流和功率波动。此外，通过电子之间的库仑相互作用可以进一步降低噪声，从而防止系统的双重占用。
2018-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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
Thermodynamic Favorability of the 1T Phase over the 1H Phase in Group III Metal Monochalcogenide Zigzag Nanoribbons
本研究基于密度泛函理论，系统比较了GaS、GaSe和InSe的1T和1H相锯齿型纳米带的热力学稳定性，发现1T相在34 nm宽度内更具热力学优势且保持半导体特性，为第III-VI族纳米带的合成指明了方向。
2025-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
