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
Transverse thermoelectric effect in La0.67Sr0.33MnO3|SrRuO3 superlattices
研究了由La_（0.67）Sr_（0.33）MnO_3和SrRu_（0.33）O_3层组成的铁磁超晶格在外加磁场中对离面热流响应的横向热电效应。采用脉冲激光沉积法在SrTiO3衬底上制备了超晶格。我们发现，在200 K的超晶格的横向热电电压的符号是相反的La 0.67 Sr 0.33 MnO 3和SrRuO3单层，这意味着自旋塞贝克效应的超晶格内部的重要作用。在10 K时，由于超晶格中各层之间的反铁磁耦合，磁热电曲线从零场偏移。
2015-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Optimizing thermoelectric efficiency of superlattice nanowires at room temperature
众所周知，薄纳米线的品质因数（$ZT$）可以在室温下显著增强，这是由于声子的边界散射的增加引起的声子热导的降低。可以预期的是，纳米线填充量子点（QD）的声子热导将进一步降低。在这里，我们考虑一个超晶格纳米线（SLNW）建模的线性链的强耦合量子点连接到电极。为了优化设计，我们研究了$ZT$对量子点能级（$E_0$）（相对于电极中的费米能级$E_F$）、点间耦合强度（$t_c$）、隧穿率（$Γ$）和温度$T$的依赖性。结果表明，在室温下，当$(E_0-E_F)/k_BT \approx 2.4$和$Γ=t_c$的量子点数目为$t_c/k_BT <0.5$时，SLNW的功率因数最大，且与量子点数目无关.通过使用合理的物理参数，我们表明，薄SLNW的横截面宽度接近$3~nm$有可能实现$ZT\ge3$。
2018-04-20 cond-mat.mes-hall
Designing graphene/hexagonal boron nitride superlattice monolayer with high thermoelectric performance
我们设计了一种石墨烯/六方氮化硼超晶格杂化单层膜，并利用密度泛函理论和Boltzmann输运方程研究了其热电性能，其中弛豫时间通过电子-声子耦合计算得到精确处理.与原始石墨烯相比，超晶格结构的晶格热导率降低了两个数量级以上，这是由于混合键特性引起的增强的三声子散射过程。此外，费米能级附近轻重带的共存导致了Z字形方向上的高功率因数，在1100 K时n型系统的ZT值最高可达~2.5.此外，应注意，价带最小值附近的载流子输运几乎完全由超晶格的石墨烯部分贡献。结果表明，适当的磷取代氮原子可以使p型系统的热电性能提高到与n型系统相当，这可以抑制晶格热导率，但对空穴输运几乎没有影响。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Terahertz Thermoelectricity via Engineered van Hove Singularities and Nernst Effect in Moiré Superlattices
本研究利用莫尔能带工程，在石墨烯莫尔超晶格中借助范霍夫奇点和小磁场下的太赫兹能斯特效应增强太赫兹热电响应，为高性能太赫兹光电器件提供了新平台。
2025-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Effective mass calculations of SrTiO3-based superlattices for thermoelectric applications lead to new layer design
有效质量是增大SrTiO 3基热电材料塞贝克系数和电子电导率的主要因素之一[1，2]。本文的目的是澄清，如何超晶格可以改变有效质量和其他功能的能带结构。天然Ruddlesden-Popper相（SrTiO 3）n（SrO）m（n=2，m=1）的情况发生变化，因为TiO 6-八面体由于SrO层的稀释密度而略微延伸。另一个效应是变形的电子密度，这导致垂直于层的有效质量减小，但平行于平面的有效质量增大[3]。对于纯Ruddlesden-Popper相，二维电子气（2DEG）在该各向异性上的有效质量的平均值较小，但是对于某些掺杂元素，可以增加到超过纯Pervoxane的值。以同样的方式，研究了人工超晶格（SrTiO 3）x/（SrTi 1-z（Nb）zO 3）y。当存在精细纳米结构（n=2，m=3或n=3，m=2）时，有效质量增加，当结构变得更粗糙（n=4，m=1）时，确定更小的值。
2008-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of GaAs/Ge Nanostructures
超晶格是一种很有前途的低维纳米材料，可用于热电技术，能够直接将低品位热能转化为有用的电能。本文系统地研究了GaAs/Ge超晶格纳米结构的热导率与其形貌和界面的关系。使用超快时域热反射测量热导率，并发现随着界面密度的增加而降低，与我们对粒子制度中微观声子输运的理解一致。在（GaAs）0.77（Ge 2）0.23合金中观察到较低的热导率;透射电子显微镜研究揭示了合金中的相分离。这些合金可以被解释为精细的纳米结构，其长度尺度与非常薄的超晶格的周期相当。我们的实验研究结果有助于获得基本的洞察纳米级的热输运在超晶格，也是有用的，为未来的热电性能的改善，使用超晶格纳米结构。
2016-10-07 cond-mat.mes-hall
Anisotropic Behavior of the Thermoelectric Power and the Thermal Conductivity in a Unidirectional Lateral Superlattice: A Typical Anisotropic System Exhibiting Two Distinct Nernst Coefficients
计算了单向横向超晶格的热电传导张量$\varepsilon_{ij}$和热导张量$λ_{ij}$（$i,j = x,y$，$x$轴与ULSL主轴对齐），%，作为一阶矩和二阶矩给出，采用基于在低磁场下有效的文献中的电导率张量$σ_{ij}$的渐近分析公式，其中大量的朗道能级被占据。利用得到的解析表达式，阐明了Mott公式（Wiedemann-Franz定律）高精度地适用于$\varepsilon_{ij}$（$λ_{ij}$）的条件。我们进一步提出的可扩展性振荡图$δ\varepsilon_{ij}$，$δλ_{ij}$，$δκ_{ij}$，和$δS_{ij}$在$\varepsilon_{ij}$，$λ_{ij}$，（一个替代的，更标准的定义）的热导率张量$κ_{ij}$，和热电势张量$S_{ij}$，使用典型的参数计算从GaAs/AlGaAs二维电子气（2DEG）制造的ULSL。$δS_{ij}$的显著特征是（i）各向异性行为（$δS_{xx} \ne δS_{yy}$）和（ii）$xy$组分优于其他组分（$|δS_{xy}| \gg |δS_{yx}|, |δS_{xx}|, |δS_{yy}|$）。后者清楚地表明，在各向异性系统中，两个能斯特系数$S_{xy}$和$S_{yx}$可以彼此完全不同。（i）和（ii）都与先前的理论不同，并且可归因于由于GaAs/AlGaAs 2D…
2023-03-27 cond-mat.mes-hall
Strong Enhancement of High Voltage Electronic Transport in Chiral Electrical Nanotube Superlattices
我们考虑金属碳纳米管与上覆的单向电手征（波矢量的径向方向，其中包括轴向方向）超晶格势。我们表明，超晶格的波矢接近轴向方向，电子速度假定为相同的值为纳米管没有超晶格。由于具有不同动量但较低的电子-声子散射概率的声子的数量增加，与没有超晶格的纳米管相比，我们获得了高压电导和电流可持续性的大幅增强。
2011-09-26 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric and magneto-transport characteristics of interconnected networks of ferromagnetic nanowires and nanotubes
本研究展示了铁磁金属三维纳米线网络在直径缩至约23纳米时仍保持体热电功率，并首次对互连镍纳米管网络进行磁热电测量，为宏观纳米结构热电材料的发展迈出重要一步。
2024-07-23 cond-mat.mes-hall
Size dependence of thermoelectric power of Au, Pd, Pt nanoclusters deposited onto HOPG surface
研究了用脉冲激光沉积法在高取向热解石墨（HOPG）表面沉积Au、Pd和Pt纳米团簇的隧穿电流-电压特性。通过扫描隧道光谱（STS）得到的隧道电流-电压特性的分析允许恢复的热电功率值的纳米团簇。研究发现，脉冲激光沉积纳米团簇的热电势大小与团簇材料有关，不同材料的团簇在尺寸依赖性上存在质的差异。因此，PLD Pd纳米团簇的热电功率值随团簇尺寸的增大而减小，而Au纳米团簇的热电功率值随团簇尺寸的增大而增大。并对结果进行了分析。
2016-02-15 cond-mat.mes-hall
Zigzag nanoribbons of two-dimensional hexagonal crystals: magnetic, topological and thermoelectric properties
从理论上分析了电子-电子相互作用和自旋-轨道相互作用对二维六方晶体锯齿形纳米带基态磁位形以及相应的热电和自旋热电性质的影响。还考虑了准稳磁态的热电性质。特别感兴趣的是库仑和自旋轨道相互作用的拓扑边缘状态和拓扑绝缘体和传统的间隙绝缘体状态之间的过渡的影响。结果表明，这两种相互作用的相互作用也有显着的影响纳米带的运输和热电特性。自旋-轨道相互作用另外确定了面内易磁化轴。与平面内的纳米带的热电性能的磁矩的边缘磁矩垂直于他们的平面取向的纳米带进行了比较。纳米带的铁磁对齐的边缘力矩显示，除了传统的自旋热电。
2015-07-07 cond-mat.mes-hall
Dynamics of a nanowire superlattice in an ac electric field
利用单带包络函数理论，通过数值求解含时薛定谔方程，研究了有限长纳米线超晶格在交流电场作用下的动力学行为。我们发现，对于一个交流电场共振的两个能级位于两个不同的迷你带，在纳米线超晶格的相干动力学是更复杂的相比，标准的两个能级的描述。根据跃迁所涉及的能级，相干振荡表现出不同的模式。在纳米线超晶格中的势垒阱反转现象的签名也得到了。
2005-09-24 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric power factor in nanostructured materials with randomized nanoinclusions
我们使用非平衡格林函数（NEGF）方法研究了纳米复合材料的电和热电输运系数，该方法可以准确地捕捉这些结构中的几何和无序的细节。在这里，我们认为二维（2D）通道与嵌入式纳米夹杂物（NI）建模为圆柱形和高度VB的势垒。我们调查的随机性的NI上的热电功率因数的影响，通过改变的位置，直径和高度的障碍，根据高斯概率分布。我们发现，功率因数显示的公差的NI的参数变化时，费米能级被放置到频带和VB约的迹象。KBT。这些结果可能是实验相关的纳米复合材料的热电应用的设计。
2018-04-20 cond-mat.mes-hall
The Miniband Alignment Field-Effect Transistor: a superlattice-based steep-slope nanowire FET
这项工作研究了纳米线的能量过滤，其中通带和阻带是通过在导线中包括超晶格来获得的。当一对这样的超晶格串联放置时，每个超晶格都由一个栅极控制，它可以作为一个晶体管，其中其迷你带的（错误）对齐使器件导通（关闭）。它示出，在弹道电流制度，在一个狭窄的栅极偏置范围内发生的导通和关断状态之间的过渡，从而引起子-60 mV每十年的开关行为。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric power factor limit of a 1D nanowire
在过去的十年中，人们对一维（1D）纳米线的潜在有利的热电性能产生了极大的兴趣，但在实践中找到基于1D效应的高热电功率因数一直是一个挑战。在这里，我们指出，有一个上限的非弹道一维纳米线的热电功率因数，作为最近建立的热电功率输出的量子约束的结果。我们通过I-V表征提取第一个一维子带的最大功率因数，在准弹道InAs纳米线中实验测试了这一极限，发现测量的最大功率因数符合理论极限。已确定的极限预测，在具有小横截面和高晶体质量的最先进半导体纳米线中，通过单个1D电子通道可以实现具有竞争力的功率因子（数量级为mW/m-K^2）。
2017-09-29 cond-mat.mes-hall
Staircase Quantum Dots Configuration in Nanowires for Optimized Thermoelectric Power
利用非弹性传输过程的纳米结构可以提高热电能量采集器的性能。一个原型是三端跳跃热电器件，其中量子点之间的电子跳跃是由热声子驱动的。这种三端跳跃热电器件具有通过非弹性传输实现高效率或功率的潜力，而不依赖于重元素或有毒化合物。在这项工作中，我们展示了如何通过调整嵌入在平行纳米线中的量子点的数量和能量配置来优化器件的输出功率。我们发现，在单对量子点串联的情况下，具有恒定能量阶跃的阶梯能量结构可以提高功率因数。此外，对于一个固定的能量阶跃，有一个最佳的长度的纳米线。同样，对于固定数量的量子点，输出功率也存在一个最优的能量阶跃。我们的研究结果是重要的高性能纳米结构热电器件的未来发展。
2016-08-24 cond-mat.mes-hall
Conductance and thermoelectric power in carbon nanotubes with magnetic impurities
在Anderson模型和Landauer公式的基础上，通过引入一个法向自能来考虑磁性杂质的影响，研究了单壁金属碳纳米管中的近藤效应.磁性杂质诱导近藤共振，在费米能级附近产生电导谷。在低温范围内，纳米管的电导率随温度的升高而增大。利用Mott关系式计算了磁性杂质的热电势，计算结果表明磁性杂质的热电势随温度的变化关系能很好地解释实验结果。
2007-03-14 cond-mat.mes-hall
One-Dimensional Quantum Confinement Effect Modulated Thermoelectric Properties in InAs Nanowires
我们报告的电导和热电测量InAs纳米线合成的化学气相沉积。在T=40 ~ 300 K的温度范围内，获得了直径约20 nm的InAs纳米线热电势的门调制。在低温下（T< ~ 100 K），InAs纳米线的热电势和功率因数随栅电压的变化而发生振荡，电导随栅电压的变化而逐步增大。这项工作的实验表明，调制半导体纳米线的热电性能的可能性，通过峰值的1D电子态密度的扩散传输制度，在纳米结构热电研究的长期追求的目标。此外，我们指出了散射（或无序）引起的能级展宽的重要性，在涂抹出一维限制增强的热电功率因数在实际温度下（如300 K）。
2013-03-15 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of atomic-thin silicene and germanene nano-structures
利用第一性原理密度泛函方法和热输运和电输运的线性响应研究了一维和二维硅和锗结构的热电性质。我们在这里考虑了二维硅烯和锗烯，以及不同宽度的纳米带。对于纳米带，我们还研究了通过混合硅和锗来纳米结构化这些系统的可能性。我们发现，这些系统在室温下的品质因数是非常高的，高达2.5。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall
Electronic transport in a two-dimensional superlattice engineered via self-assembled nanostructures
纳米科学提供了一个独特的机会，通过低成本，解决方案处理组装纳米级构建模块，从下而上设计现代材料。这些系统承诺电子能带结构工程不仅使用纳米级结构调制，而且还使用介观尺度空间图案化，尽管后者的实验实现具有挑战性。在这里，我们设计和制造了一种新型的人工固体堆叠石墨烯的自组装，近周期性阵列的纳米球，并在实验上观察超晶格微带效应。我们发现电导下降在相称的填充载流子每个超晶格晶胞，这是由石墨烯晶格的准周期性变形引起的迷你带的关键特征。当晶格应变较大时，这些凹陷变得更强。利用紧束缚模型，模拟了晶格形变对原子间跃迁积分的影响，证实了超晶格的输运行为。这种二维材料-纳米颗粒异质结构通过自组装实现了简易的能带结构工程，有望用于大面积电子学和光电子学应用。
2018-08-03 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
Thermoelectric three-terminal hopping transport through one-dimensional nanosystems
一个双位纳米结构（例如，一个“分子”）桥接两个导电引线和连接到声子浴被认为是。最接近费米能的两个相关能级各自与其引线相连。引线具有略微不同的温度和化学势，并且纳米结构还耦合到热（第三）声子浴。评估了3 X 3线性传输（“Onsager”）矩阵，以及随之而来的新的品质因数，并且发现其非常有利于热电能量转换。
2012-01-22 cond-mat.mes-hall
Dipolar ferromagnetism in three-dimensional superlattices of nanoparticles
采用随机Landau-Lifshitz-Gilbert（sLLG）方程对磁赤铁矿纳米颗粒的FCC晶格模型进行了一系列原子有限温度模拟。该模型表现出铁磁转变，是在良好的协议与理论预期。模拟还揭示了取向无序的取向序参量$T < 0.5 T_c$由于钉扎的表面畴壁的纳米粒子的表面空位。表面钉扎和偶极相互作用之间的竞争的程度提供了支持的猜想，最近的测量系统的FCC超晶格的铁氧化物纳米粒子的偶极铁磁性的证据进行了讨论。
2017-03-27 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric power factor of nanocomposite materials from two-dimensional quantum transport simulations
纳米复合材料是下一代热电材料的有希望的候选者，因为它们表现出极低的热导率作为各种材料相的边界上的声子散射的结果。然而，纳米夹杂物不应降低热电功率因数，并且理想地应增加热电功率因数，使得可以实现对ZT品质因数的益处。在这项工作中，我们采用非平衡格林函数（NEGF）量子输运方法来计算嵌入纳米夹杂物的材料的电子和热电系数。对于计算效率，我们考虑二维纳米几何形状，但是，该方法包括几何形状的细节，电子-声子相互作用，量子化，隧道，和弹道扩散性质的运输，所有结合在一个统一的方法。这使得它成为理解纳米材料中电子和热电输运的一种方便和准确的方法，超越了半经典近似，也超越了处理几何复杂性的近似。我们表明，在基体材料内的纳米夹杂物的存在下，提供了机会，只有弱能量过滤，显着低于超晶格相比，因此只有适度的功率因数改善。然而，我们描述了如何优化这种纳米复合材料，以限制热电功率因数的退化，并详细说明了实现上述温和改进的条件。重要的是，我们表明，在某些条件下，功率因数是独立的纳米夹杂物的密度，这意味着具有大的纳米夹杂物的密度，提供非常低的热导率的材料，也可以保留大的功率因数，并导致大的ZT值的优点。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall
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
Entropy production in photovoltaic-thermoelectric nanodevices from the non-equilibrium Green's function formalism
利用非平衡格林函数，导出了开放纳米系统中光子能量和粒子流的表达式。该模型允许不同的温度的电子库，这基本上定义了一个光电-热电混合。由于这些表达式，我们制定了稳态熵产生率，以评估可逆的光电-热电纳米器件的效率。接下来，仔细检查基于量子点的纳米结。我们表明，熵产生总是积极的，当一个考虑具有特定能量的光子的自发发射，而在一般情况下的发射光谱扩大，特别是强耦合水库。在后一种情况下，当辐射在光谱的所有能量上积分时，我们发现熵产生可以达到负值。这一结果提供了问题的热力学第二定律相互作用的纳米系统超出弱耦合的假设。
2016-10-19 cond-mat.mes-hall
Modulation of Thermoelectric Power of Individual Carbon Nanotubes
利用微型加热器和温度计在介观尺度上测量了单壁碳纳米管（SWNTs）的热电功率（TEP）。已经观察到依赖于栅极电场的TEP调制。根据Mott公式，测量的单壁碳纳米管的TEP与跨单壁碳纳米管的电导很好地相关。在低温下，在单电子传导极限下观察到TEP的强烈调制。此外，由于SWNT-金属结处的肖特基势垒，半导体SWNT表现出大的TEP值。
2003-10-21 cond-mat.mes-hall
Bipolar thermoelectric effects in semiconducting carbon nanotubes: Description in terms of one-dimensional Dirac electrons
基于线性响应理论结合热格林函数方法研究了半导体单壁碳纳米管（SWCNTs）的热电效应。结果表明，附近的最低的导带最低和最高的价带最大的电子状态可以有效地描述在一维（1D）狄拉克电子的理论方案来描述的热电响应，使之有可能研究带间杂质散射和带隙状态的影响。使用所提出的方案，双极热电效应（即，Seebeck系数的符号反转）的半导体单壁碳纳米管在最近的实验中观察到的解释。此外，半导体单壁碳纳米管在低温下的塞贝克系数的温度依赖性是明确的。
2018-07-23 cond-mat.mes-hall
Nanowire-based thermoelectric ratchet in the hopping regime
我们研究了一种热电棘轮，它由一排无序纳米线平行排列在绝缘衬底上，并与两个电极非对称接触组成。运输研究莫特跳跃制度，当本地化的电子可以通过热辅助跳跃传播通过纳米线。当纳米线中的电子温度与衬底中的声子温度不同时，即使在电极之间没有驱动力的情况下，也会产生有限的电流。我们讨论的设备性能作为一个能量采集器，当从基板的多余的热量被转换成有用的功率，和作为一个冰箱，当外部电源被提供冷却基板。
2016-04-05 cond-mat.mes-hall
The optimum configuration design of a nanostructured thermoelectric device with resonance tunneling
通过将双势垒共振隧穿异质结连接到两个电子库，设计了一种纳米结构热电器件。基于Landauers方程和Fermi-Dirac统计，计算了热流的精确解。通过对几个关键参数的优化，计算出最大功率输出和效率。得到了最佳性能特性曲线。确定了该装置的合理工作区域，给出了主要参数的选择准则，绘制了该装置的最佳结构。结果表明，通过适当调节电子库的化学势，优化选择势垒和量子阱的宽度，异质结可以成为理想的能量过滤器，利用共振隧穿效应的纳米结构热电器件可以同时获得大功率输出和高效率。
2021-12-09 cond-mat.mes-hall
High thermoelectric performance of graphite nanofibers
石墨纳米纤维（GNF）已被证明是一种很有前途的材料，用于电子设备中的储氢和热管理。在这里，通过第一性原理和输运模拟，我们表明，GNF也可以是一个很好的热电应用材料，这要归功于层间弱范德华相互作用，诱导低热导率和台阶状的形状，在电子传输与微间隙，这是必要的成分，以实现高热电性能。该研究揭示了石墨层垂直于纤维轴的片状形式的GNF可以表现出优异的热电性能，在直径为0.5 nm的纤维中，ZT值达到3.55，对于直径为1.1 nm的纤维，ZT值达到1.1。有趣的是，通过引入14C同位素掺杂，ZT甚至可以提高到5以上，如果我们考虑有限声子平均自由程的影响，则可以提高到8以上，这表明了GNF的惊人的热电潜力。
2017-09-13 cond-mat.mes-hall
Thermopower enhancement by fractional layer control in 2D oxide superlattices
我们研究了过渡金属氧化物异质结构的二维热电性质。特别是，我们采用了一种前所未有的方法，使用分数δ掺杂的氧化物超晶格直接调节2D载流子密度。通过人为控制LaxSr 1-xTiO 3 δ掺杂层中出现的2D电子气中的载流子密度，我们证明可以达到408 μV K-1的热电势。这种方法还产生了117 μWcm-1 K-2的二维载流子的功率因数，这是过渡金属氧化物基材料的最大报道值之一。这一结果归因于二维体系的各向异性能带结构，表明δ掺杂氧化物超晶格是一种很好的新型热电材料。
2014-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of Electron-Phonon and Electron-Impurity Scattering on Electronic Transport Properties of Silicon/Germanium Superlattices
半导体超晶格在热电应用中得到了广泛的研究，以探索组分、界面结构和晶格应变环境对热导率降低和效率提高的影响。大多数研究假设，它们的电子性质与散装对应物相比不受影响。然而，最近的研究表明，硅（Si）/锗（Ge）超晶格的电子性质显示出显着的变化取决于组成和生长衬底。这些研究使用了恒定弛豫时间近似，忽略了电子散射过程的影响。在这里，我们考虑电子散射声子和电离杂质，并报告第一性原理计算的电子输运性质，包括散射率。我们研究了两类Si/Ge超晶格：在相同衬底上生长的不同组成的超晶格和在不同衬底上生长的相同组成的超晶格。我们说明了超晶格的能带和电子-声子弛豫时间之间的关系。我们通过考虑面内和跨面结构各向异性来模拟电子-电离杂质相互作用势。我们的分析表明，包括电子-声子和电子-杂质散射过程可以导致~1.56倍的提高峰值功率因数，相比，体硅。我们观察到，超晶格也可以显示显着降低特定的晶格应变环境的功率因数。这种降低可能抵消由于降低的热导率而导致的热电效率提高。我们的研究提供了洞察力，以预测由于晶格应变环境的变化，设计具有优化的电子性能的超晶格至关重要的电子性能的变化。
2021-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nearly Free Electron States in Graphane Nanoribbon Superlattice
近自由电子（NFE）态在低维系统中得到了广泛的研究。基于第一性原理计算，我们在石墨烷纳米晶超晶格中发现了两种与石墨烯纳米带和氮化硼纳米带类似的非铁电态。研究了电子掺杂对石墨烷纳米超晶格中NFE态的影响，认为电子掺杂有可能打开真空输运通道。
2010-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Prediction of Enhanced Thermopower in n-doped Si/Ge Superlattices using Effective Mass Approximation
我们使用有效质量近似（EMA）方法分析了n掺杂[001]硅（Si）/锗（Ge）超晶格中的跨平面微带输运，该方法正确地解释了Si和Ge带隙的间接性质。到目前为止，基于直接带隙的EMA已经被用于研究这些超晶格的电子性质，这并不能准确地预测输运性质。我们使用玻尔兹曼输运方程框架结合EMA能带分析，并预测，显着改善的n掺杂的Si/Ge超晶格的热电势可以通过控制这些异质结构材料中的晶格应变环境。我们说明了一个显着程度的可调谐性的塞贝克系数可以通过在各种衬底上生长的超晶格，并改变周期，和组合物。我们的计算表明，在高掺杂制度下，Si/Ge [001]超晶格比体硅的Seebeck增强高达3.2倍，打破了Pisarenko关系。热功率调制导致功率因数增加高达20%。我们的方法一般适用于其他超晶格系统，例如，研究二维纳米线和三维纳米点超晶格中电子输运的尺寸效应。具有高S的材料潜在地提高热电应用的能量转换效率，并且另外，在包括热、流动、辐射和化学感测应用的各种塞贝克计量技术中是非常有价值的。我们预计，这里提出的想法将在控制电子输运在各种热电，光电子和量子增强材料的应用产生强烈的影响。
2019-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Thermoelectric ZT in the Tails of the Fermi Distribution via Electron Filtering by Nanoinclusions -- Model Electron Transport in Nanocomposites
碳化硅纳米粒子的直径约为8 nm，具有窄的尺寸分布已被精细地混合掺杂的硅纳米粉末和烧结成散装样品，研究纳米夹杂物的电和热输运性能的影响。我们比较了样品的热电性能从0-5%的碳化硅体积分数。碳化硅纳米夹杂物导致热电品质因数ZT的显著改善，这主要是由于塞贝克系数的增强。半经典玻尔兹曼输运方程被用来模拟的塞贝克系数和电导率的电输运性质。理论分析证实了热电性能的增强与硅费米能级和碳化物导带边缘之间的偏移引起的电子的能量选择性散射是一致的。这项研究证明，精心设计的能量依赖的电子散射率可以提供一个途径，放松长期存在的限制，在热电材料的设计。
2021-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric figure of merit in edge disordered zigzag graphene nanoribbons
我们基于非平衡格林函数的相同方法工具研究了电子和声子通过边缘无序锯齿形石墨烯纳米带的输运。我们发现，边缘无序显着降低声子的热输运，而只有微弱的有害电子传导。电子和声子的弹性平均自由程的行为指向实现电子晶体与声子玻璃共存的可能性。计算出的热电优值（ZT）的值资格锯齿形石墨烯纳米带作为一个非常有前途的材料热电应用。
2009-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanogranular Thermoelectrics
研究了纳米颗粒材料在大隧穿电导下的热电势和热电系数，g_{T} 1。我们发现，在中等温度下，T >= g_{T} δ，其中δ是一个单一的晶粒的平均能级间距，电子-电子相互作用导致的热电势的增加，随着晶粒尺寸的减小。我们讨论了我们的结果，在光的新型热电材料，并提出的行为的品质因数取决于系统参数。
2008-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
GaAs/GaP Superlattice Nanowires for Tailoring Phononic Properties at the Nanoscale: Implications for Thermal Engineering
该研究通过实验与DFPT计算揭示了GaAs/GaP超晶格纳米线中声子色散和电子带隙的可调性，证明纳米尺度材料工程可定制声子特性并为热工程开辟新途径。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical approaches for nanoscale thermoelectric phenomena
本章的重点是旨在分析纳米级热电性能的理论方法。我们讨论了几个相关的理论方法，为不同的设置纳米器件提供估计的热电参数的线性和非线性制度，特别是热电的品质因数和功率效率的权衡。此外，我们分析的作用，不仅电子，而且振动自由度。首先，纳米级热电现象被认为是在量子相干制度，使用Landauer-Büttiker方法，并专注于能量过滤的影响。然后，我们分析了纳米结构自由度之间的多体耦合效应，如电子-电子和电子-振动相互作用，这可以强烈影响热电转换。特别是，我们讨论了增强的热电优值的库仑阻塞制度的量子点模型从主方程的电荷态概率和隧道速率通过电极。最后，在非平衡格林函数的形式主义，我们量化的热电性能的降低在简单的模型的分子结由于电子振动耦合和声子输运在室温下的影响。
2020-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The influence of phonon thermal conductivity on thermoelectric figure of merit of bulk nanostructured materials with tunneling contacts
被认为是一种复合材料，它由导电纳米粒子分离的隧穿电介质势垒。从理论上研究了介质基体的声子热导率对该复合材料热电优值的影响。的范围内的值和障碍参数，可以导致热电优值大于统一的估计。讨论了空间电荷和隧穿势垒电流-电压关系的非线性对隧穿势垒电流-电压关系的影响。
2012-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced robustness and dimensional crossover of superradiance in cuboidal nanocrystal superlattices
本研究分析了不同维度纳米晶超晶格的超辐射，发现长方体形三维超晶格鲁棒性显著增强，且随规模增大存在从二维到三维的鲁棒性交叉，为室温下观测超辐射提供了可能。
2023-05-22 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
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
Nano-thermoelectric infrared bolometers
红外（IR）辐射检测器用于从热成像到光谱气体感测的许多应用中。在红外传感器领域，用单一技术获得高速度和灵敏度、低功耗操作和成本效益仍然是一个挑战。通过结合纳米热电转换和纳米膜光子吸收器，我们展示了非制冷红外测辐射热计技术，该技术与大规模CMOS制造材料兼容，并对10 $μ$ m左右的长波红外（LWIR）提供快速和高灵敏度的响应。快速的运行速度源于低热容量金属层网格吸收器连接亚100 nm厚的n型和p型Si纳米热电支撑梁，其将辐射引起的温升转换为电压。纳米热电换能器支持的方法受益于增强的声子表面散射的光束，导致热导率的降低，这提高了灵敏度。我们展示了不同尺寸的纳米热电测辐射热光电探测器像素，其长波红外响应率、比探测率和时间常数分别在179-2930 V/W、0.15-3.1 $\cdot10^{8}$ cm Hz $^{1/2}$ /W和66-3600 $μ$ s的范围内。我们将该技术与不同的长波红外探测器解决方案进行基准测试，并展示了纳米热电探测器技术如何达到声子和光子热波动噪声所带来的基本灵敏度极限。
2021-03-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nearly Free Electron States in Graphene Nanoribbon Superlattices
近自由电子（NFE）态是低维系统中一类重要的未占据态。尽管人们对它进行了深入的研究，但关于它的物理起源及其对外部扰动的响应行为仍然没有一个清晰的描述。我们基于石墨烯纳米超晶格的系统的第一性原理研究表明，实际上存在两种NFE态，这可以通过简单的Kronig-Penney势模型来理解。通过电子掺杂可以获得无原子散射的NFE传输通道，其可以用作概念上新的场效应晶体管。
2010-09-20 cond-mat.mes-hall 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
Assessment of AlGaN/AlN superlattices on GaN nanowires as active region of electron-pumped ultraviolet sources
在本文中，我们描述了400 nm长（88周期）的AlxGa 1-xN/AlN（0 < x < 0.1）量子点超晶格的设计和表征自组装GAN纳米线上的电子泵紫外光源的应用。纳米线上的GAN/AlN超晶格的光学性能进行了比较，与平面GAN/AlN超晶格的发射体GAN衬底上沿N极性和金属极性晶轴具有相同的周期性和厚度。纳米线样品是不太敏感的非辐射复合比平面层，达到内部量子效率（IQE）在室温下超过60%，即使在低注入条件下。IQE在更高的激发功率密度下保持稳定，最高可达50 kW/cm 2。我们证明，纳米线超晶格是足够长的收集电子-空穴对所产生的电子束与加速电压VA = 5千伏。在这样的VA下，从纳米线系综发射的光在恒定电子束激发下不显示任何猝灭的迹象（在分钟尺度上针对约8 kW/cm 2的激发功率密度进行测试）。改变点/势垒厚度比和点中的Al含量，纳米线的峰值发射可以在340至258 nm的范围内调谐。关键词：GAN，氮化铝，纳米线，紫外线
2019-11-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nanostructured Zinc Oxide as a Prospective Room Temperature Thermoelectric Material
采用高能行星式球磨机球磨10小时制备纳米氧化锌。用X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（FE-SEM）对样品的相纯度和均匀性进行了表征。所有的衍射峰均归属于六方对称的六方相ZnO（空间群P63 mc）。观察到平均微晶尺寸为20 nm。在室温下，与体积值相比，热导率（κ）有约50倍的显著抑制。这暗示了纳米ZnO作为一种有前景的室温热电材料的可能性。
2012-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
