Microstructure of a spark-plasma-sintered Fe2VAl-type Heusler alloy for thermoelectric application
本文通过富氮雾化和火花等离子体烧结在Fe2VAl基Heusler合金中构建多层级缺陷结构，并结合微观表征与热电测量，证明缺陷工程可显著降低热导率并提升热电性能。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Study on Thickness and Temperature Dependence of Thermoelectric Properties in SnS Nanofilms
School of Energy and Power Engineering, Dalian University of Technology（大连理工大学能源与动力学院）；Dalian University of Technology（大连理工大学）；School of Physics and Technology, Nanjing Normal University（南京师范大学物理科学与技术学院）；Nanjing Normal University（南京师范大学）
本研究通过TDTR和ZEM-3系统测量不同厚度SnS纳米薄膜在300-600K的热电性能，发现低维化显著提升ZT值，归因于量子限域、能量过滤和声子散射增强，为环保中温热电材料提供实验与理论依据。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Thermoelectric Properties of Few-Layer Transition Metal Dichalcogenides
计算了1 ~ 4个单层的MoS $_{2}$、MoSe $_{2}$、WS $_{2}$和WSe $_{2}$的电子和热电性质。对于较少的层厚度，导带$K$和$Σ$谷以及价带$Γ$和$K$谷的近简并增强了n型和p型热电性能。层间杂化和能级分裂决定了谷最小值的$k_BT$内的模式数量如何随层厚度变化。在所有情况下，最大ZT与带边缘的$k_BT$内的最大近简并一致，这导致模式密度的最急剧的开启。出现这种最大值的厚度通常不是单层。从几个层到散装的过渡进行了讨论。所有材料和层厚度的有效质量、能隙、功率因数和ZT值均以表格形式列出。
2014-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Micrometer-thick, atomically random Si0.06Ge0.90Sn0.04 for silicon-integrated infrared optoelectronics
如果应变和带隙能量可以在SiGeSn半导体中独立设计，那么真正的单片红外光子学平台就触手可及。在此，我们研究了1.5 μ m厚的Si0.06Ge0.90Sn0.04层的结构和光电特性，该层与Si衬底上的Ge几乎晶格匹配。原子水平的研究表明，高结晶质量和均匀的组成，并没有显示出短程有序和集群的迹象。室温下的光谱椭圆偏振和传输测量显示在0.83 eV的直接带隙吸收和降低的间接带隙吸收在较低的能量。Si0.06Ge0.90Sn0.04在室温下工作的光电导器件表现出类似于Si上Ge器件的暗电流和光谱响应度（低于1.5 μm波长为1 A/W），具有可通过合金成分调节的近红外带隙的优点。这些结果强调了SiGeSn半导体在实现硅集成红外光电子学的IV族材料平台方面的相关性。
2022-08-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Micrometer thick single crystal iron-garnet films on a diamagnetic buffer layer for cryogenic applications
Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；V.I. Vernadsky Crimean Federal University（V.I. 维尔纳茨基克里米亚联邦大学）；Lomonosov Moscow State University, Faculty of Physics（罗蒙诺索夫莫斯科大学物理系）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
通过抗磁缓冲层实现微米厚单晶YIG薄膜，显著降低损耗，为低温量子计算提供关键材料支持。
2025-11-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Current transport and thermoelectric properties of very high power factor Fe3O4 / SiO2 / p-type Si (001) devices
在100 ~ 300 K温度范围内研究了Fe 3 O 4厚度为150、200和350 nm的Fe 3 O 4/ SiO2 /p型Si（001）异质结的电流输运和热电性质。我们观察到在200 K的面内电阻率的急剧下降，由于开始沿Si / SiO2界面的导电相关的电子从Fe 3 O 4隧穿到在Si / SiO2界面的空穴的积累层，其存在被证实的电容-电压测量和霍尔效应的两个频带分析。这伴随着Seebeck系数在300 K时达到+1000 μV/K的大幅度增加，这与p型Si（001）中的空穴有关，并且当Fe 3 O 4层厚度减小到150 nm时给出70 mW/K2 m的功率因数。结果表明，在300 K时，大部分电流在Fe_3 O_4层中流动，而Fe_3 O_4/SiO_2/p型Si（001）异质结构在横向上表现为隧道pn结。
2014-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Significant Phonon Drag Enables High Power Factor in the AlGaN/GaN Two-Dimensional Electron Gas
在典型的热电能量采集器和传感器中，塞贝克效应是由电子或空穴在温度梯度中的扩散引起的。然而，由于载流子和晶格声子之间的动量交换，塞贝克效应也可以具有声子拖曳分量，这更难以量化。在这里，我们提出了第一次研究的AlGaN/GAN二维电子气（2DEG）中的声子拖曳。我们发现声子拖曳对厚度为100 nm的GaN器件的热电行为没有显著的影响，但是当厚度增加到1.2 $μ$ m时，300 K（50 K）的Seebeck系数的32%（88%）可以归因于拖曳分量.反过来，声子拖曳使较厚的GAN膜中具有最先进的热电功率因子，在50 K时高达~40 mW m $^{-1}$ K $^{-2}$。通过测量这些AlGaN/GAN薄膜的热导率，我们表明，声子阻力的大小可以增加，即使当热导率降低。热导率和塞贝克系数的解耦可以使基于2DEG的器件在热电功率转换方面取得重要进展。
2019-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and properties of La0.7Sr0.3MnO3 thin films with micrometer wide atomic terraces
采用脉冲激光沉积法在SrTiO 3（100）衬底上外延生长了宽原子台阶的La0.7Sr0.3MnO3（LSMO）薄膜。原子力显微镜测量表明，LSMO薄膜的原子台阶约为4 μ m，原子平台宽度大于2 μ m。对于20个单层（ML）的LSMO膜，在室温下的磁化强度被确定为255 ± 15 emu/cm 3，对应于每个Mn原子1.70 ± 0.11玻尔磁子。当LSMO的厚度从8 μ L增加到20 μ L时，温度依赖的绝缘体到金属行为转变的临界厚度被示出为9 μ L。此外，在氧气环境中的后退火改善了LSMO薄膜的电子输运和磁性。
2015-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sub-micrometer yttrium iron garnet LPE films with low ferromagnetic resonance losses
采用液相外延（LPE）技术生长了（111）钇铁石榴石（YIG）薄膜，其厚度约为100 nm，表面粗糙度低至0.3 nm，可作为微结构光波导中自旋波传输实验的基础材料。连续应变薄膜表现出几乎完美的结晶度，没有显着的镶嵌性和有效的晶格失配Δ a（垂直）/a（衬底）~10-4和以下。膜/基底界面非常尖锐，没有形成宽的互扩散层。所有的LPE膜都表现出接近块状的饱和磁化强度，（1800 ± 20）Gs，面内矫顽场<0.2 Oe，面内磁各向异性较弱，饱和场<1.5 Oe时具有明显的六重对称性，面外磁各向异性不明显，但是检测到有效磁化强度对晶格失配的弱依赖性。最大的铁磁共振线宽被确定为1.4 Oe@6.5 GHz，这是迄今为止报道的最低值为100 nm厚度及以下的YIG膜。研究的LPE膜的吉尔伯特阻尼系数估计接近1 × 10-4。
2016-08-29 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 properties of two-dimensional slabs of Ba8Ga16Ge30 from first principles
热电效应使热能和电能之间的直接转换成为可能，并为发电和制冷提供了另一种途径。Ba_8Ga_（16）Ge_（30）包合物在I型无机包合物中具有最高的优值（ZT ~ 1）。在多层超晶格、量子线和纳米结构材料中已经观察到热电性质的增强，这是由于功率因数（S^{2}σ）的增加或由于晶格热导率（κ）的降低。在这里，我们调查的二维板的热电性能与不同厚度的Ba 8 Ga 16 Ge 30使用半经典玻尔兹曼输运理论与常数散射近似。我们观察到，在减小的维度中，电导率和热导率的电子部分之间存在微妙的平衡，并且从这些结果中获得的见解可以直接用于控制纳米结构化实验中的粒度。计算出的属性是一致的，最近的，第一次测量散装纳米结构样品。
2011-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Gate-Tuned Thermoelectric Power in Black Phosphorus
电场效应是阐明材料固有特性以及设计功能器件的有用手段。双电层晶体（EDLT）可以在很宽的范围内控制载流子浓度，是研究热电性能的有效工具。在这里，我们报告的门调谐的热电功率在黑磷（BP）单晶片的厚度为40 nm。利用EDLT组态，我们成功地控制了热电功率（S），发现在210 K时，离子门控BP在空穴耗尽态的S达到+510 $μ$ V/K，远高于300 K时报道的体单晶的+340 $μ$ V/K。我们将此实验数据与基于第一性原理的计算进行了比较，发现这种增强可以定性地解释为BP薄片的导电沟道的有效减薄和由于耗尽模式下的栅极操作而导致的沟道的不均匀性。我们的研究结果提供了新的机会，进一步工程BP作为热电材料在纳米级。
2017-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Large Thermoelectric Power Factor in P-type Si (110)/[110] Ultra-Thin-Layers Compared to Differently Oriented Channels
采用原子电子结构计算和玻尔兹曼半经典输运方法，计算了厚度从W= 3 nm到10 nm的超薄体p型Si层的热电功率因数。我们表明，在[110]输运方向和强（110）表面限制的通道的功率因数大大优于所有不同取向的通道超过2倍。此外，该通道中的功率因数随着层厚度的减小而增加~40%。这种增加，连同（110）表面的大的限制有效质量，使得该特定通道较少受到纳米级的增强的表面粗糙度散射和畸变的不利影响。因此，我们的研究结果，指向最佳的几何特征的取向和长度尺度的功率因数改善在2D薄层的锌半导体。
2012-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimization and Characterization of Thermoelectric Properties in Selenium-Doped Bismuth Telluride Ultra Thin Films
本文利用三源热共蒸发制备并优化近 30 nm 的硒掺杂 Bi₂Te₃₋ₓSeₓ 超薄膜，精确调控组分与晶相，实现 400 μV/K 塞贝克系数和 1 mW/mK² 功率因子。
2024-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectricity at the ultra-thin film limit
在超薄膜极限下，量子限制强烈地改善了诸如Sb $_2$ Te $_3$和Bi $_2$ Te $_3$的材料中的热电优值。这些高质量的薄膜只能使用良好控制的技术，如分子束外延实现。我们报告了使用热共蒸发的p型Sb $_2$ Te $_3$和n型Bi $_2$ Te $_3$的Seebeck系数的两倍增加，这是一种负担得起的方法。在厚膜极限大于100 nm时，它们的塞贝克系数约为100 $μV/K$，与其他工作中获得的结果相似。当薄膜薄于50 nm时，塞贝克系数增加到约500 $μV/K$。总塞贝克系数为$\sim$ 1 mV/K，估计ZT为$\sim$ 2，这对材料是在室温下实现实用微冷却器的第一步。
2019-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Growth of whisker-like and bulk single crystals of PrFeAs(O,F) under high pressure
用六面顶砧高温高压技术，在3GPa和1500 ℃下，从NaAs助熔剂中生长出了PrFeAs（O，F）超导晶须和块状单晶。带状晶须状晶体的长度为400-1300微米，宽度为40-70微米，厚度为5-10微米，具有在ab平面中的长尖锐边缘和垂直于该面的c轴。发现生长的块状晶体具有不规则的板状形状，线性尺寸高达1 mm，厚度为120微米。这两种类型的单晶体都以相同的四元结构结晶，并且在磁化强度的温度依赖性方面显示出单相行为，超导转变温度约为31 K。温度梯度和反应助熔剂的存在似乎对PrFeAs（O，F）单晶晶须和块体单晶的生长起着重要的作用。这些观察结果表明，晶体的形态特性不仅取决于所需材料的晶体结构的对称性，而且还取决于生长介质。
2013-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ballistic transport at room temperature in micrometer size multigraphene
石墨内部的石墨烯层的载流子迁移率和密度的固有值，在Bernal堆叠配置中建立在这些层上的众所周知的结构，并不为人所知，主要是因为大多数研究是在晶格缺陷隐藏其固有值的相当大的样品中进行的。通过测量电阻，通过在微米的小石墨片的几十纳米厚的微加工收缩，我们研究了载体的弹道行为。我们发现，载流子的平均自由程是微米级的，在室温下每个石墨烯层的迁移率为$μ\simeq 6 \times 10^6 $ cm $^2$ /Vs，载流子密度为$n \simeq 7 \times 10^8 $ cm $^{-2}$。这些独特的传输和弹道性能具有重要的意义，了解在单个石墨烯和石墨中获得的值，以及在纳米电子器件中实现这最后一个。
2010-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Energy Conversion: How Good Can Silicon Be?
缺乏热电效率和经济上有吸引力的材料是热电的挑战。硅可以是一种良好的热电材料，提供CMOS兼容性，无害性和成本降低，但它具有太高的热导率。基于薄膜横向结构的热转换器，利用限制效应来降低热导率，在deltaT= 30 K处的7 W/cm 2的高收获功率密度被建模。模拟结果表明，10 nm厚的硅比体硅的效率高10倍。
2016-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Boosting Thermoelectric Power Factor of Carbon Nanotube Networks with Excluded Volume by Co-embedded Microparticles
碳纳米管（CNTs）嵌入聚合物基体中作为柔性热电传输介质近年来得到了广泛的研究。然而，它们的功率因数在很大程度上受到CNT之间的结处的相对低效的隧穿传输和通过网络的低密度导电通道的限制。在这项工作中，我们证明，显着提高功率因数是可能的，通过添加电绝缘的微米级颗粒在CNT网络。当几微米直径的二氧化硅颗粒共嵌入单壁碳纳米管-聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合材料中时，电导率和塞贝克系数同时增强，从而将功率因数提高了6倍以上。我们发现，二氧化硅微粒排除了大量的复合材料从访问的碳纳米管，并导致碳纳米管网络周围形成使用聚合物作为粘合剂，这反过来又导致在改善连接性和对齐的碳纳米管。我们的理论计算的结隧穿输运的基础上表明，大的功率因数增强可以归因于增强的隧道与减少CNT之间的结距离和增加的几何因子，由于更好的CNT对齐。由于CNT对准的进一步改善，通过样品压缩实现了功率因数的额外增强超过两倍。
2022-11-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical properties of TiS$_3$ as a novel thin film for single-junction and tandem solar cells
本研究通过激发态密度泛函计算与转移矩阵法评估了新型亚微米TiS$_3$薄膜在柔性光伏器件中的光学性质，发现其单结电池效率约22%，叠层电池效率约18%至33%，证明其作为高效柔性太阳能电池有源层的巨大潜力。
2025-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Revisiting THz absorption in GO and rGO liquid crystalline films
本研究通过真空过滤法制备了氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO）液晶薄膜，证实其在0.4-1.6太赫兹频段具有强吸收特性，为开发高性能可调太赫兹吸收材料提供了新思路。
2025-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Strong Enhancement of Thermal Properties of Copper Films after Chemical Vapor Deposition of Graphene
我们证明了在Cu膜上化学气相沉积石墨烯强烈地增强了它们的热扩散率和热导率。石墨烯的沉积使9微米（25微米）厚的Cu膜的热导率在室温附近增加高达24%（16%）。有趣的是，所观察到的石墨烯涂覆的Cu膜的热性能的改善主要是由于在石墨烯沉积期间Cu形态的变化以及与其相关的温度处理，而不是石墨烯作为额外的热传导通道的作用。通过石墨烯涂层提高金属薄膜的热性能可能导致在电子电路和冶金中的应用。
2013-11-23 cond-mat.mtrl-sci
The influence of non-idealities on the thermoelectric power factor of nanostructured superlattices
由交替势阱和势垒的纳米级层组成的交叉平面超晶格由于其提供热电功率因数改善和更高ZT优值的潜力而引起了极大的关注。先前的理论工作已经表明，优化势垒的存在可以通过载流子能量滤波来改善塞贝克系数，这将功率因数提高高达40%。然而，这一预测的实验证实是非常少的。在这项工作中，我们采用量子力学电子输运模拟概述的随机变化，缺陷和非最佳的障碍形状在超晶格几何形状对这些预测的功率因数改善的不利影响。因此，我们的目标是评估这些理论收益的鲁棒性或脆弱性，在面对的类型的变化，人们会发现在实际的材料系统。我们表明，这些功率因数的改善是相对稳健的反对：过厚的障碍，扩散的障碍到身体的井，和随机波动的障碍间距和宽度。然而，值得注意的是，我们发现，极薄的障碍和随机波动的障碍高度低至10%是足以完全破坏任何优化的几何形状的功率因数的好处。我们的研究结果可以为纳米结构热电提供性能优化路线，并阐明为什么显着的功率因数改善通常没有实现超晶格，尽管理论预测的原因。
2015-12-14 cond-mat.mtrl-sci
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
Unveiling the electrical and thermoelectric properties of highly degenerate indium selenide thin films: Indication of In3Se4 phase
研究了退火和温度变化对电子束蒸发InSe薄膜电学和热电性能的影响。XRD研究表明，沉积态InSe薄膜为非晶，退火后In 3Se 4相的存在使薄膜转变为多晶。SEM显微照片显示，沉积膜的表面是光滑的，但它们变得不均匀，由于退火。对薄膜的加热和冷却循环表明，薄膜的电阻率发生了不可逆相变，在空气中连续热处理3-4次后，薄膜的电阻率趋于稳定。退火的InSe薄膜的电导率显示出高度简并的半导体（金属）行为。热电势分析表明，InSe薄膜是一种高度简并的n型半导体，即金属性的。厚度依赖性热电势服从Fuchs-Sondheimer理论。退火后的薄膜的光学带隙增加相比，作为沉积膜。这些结果表明，InSe薄膜遇到的相变从In 2Se 3到一个新的In 3Se 4金属相的光学带隙约1.8 eV，由于热处理。
2019-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Investigation and field effect tuning of thermoelectric properties of SnSe2 flakes
本研究通过实验测量SnSe2薄片的电学和热电性质，并利用场效应静电掺杂实现塞贝克系数和功率因子的显著调控，展示了二维材料在能量收集和开关技术中的应用潜力。
2023-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric power factor enhancement by spin-polarized currents - a nanowire case study
热电（TE）测量已经在今天的数据存储设备的主力上进行，表现出巨磁电阻效应或各向异性磁电阻效应（GMR和AMR）。采用模板辅助电沉积法制备了不同Co：Ni比的Co-Ni合金纳米线和不同Cu层厚度的Co-Ni/Cu多层纳米线，并测定了它们的TE功率因数（PF）随温度（50-300 K）和磁场（高达1 T）的变化.对Co-Ni合金纳米线和Co-Ni/Cu多层纳米线的电阻率和塞贝克系数进行了系统的研究。在室温下，测量值的TE PF高达3.6 mWK-2 m-1的AMR样品和2.0 mWK-2 m-1的GMR纳米线。此外，发现在外部施加的磁场中，AMR Co-Ni合金纳米线的TE PF增加高达13.1%，GMR Co-Ni/Cu样品的TE PF增加高达52%。磁性纳米线表现出与基于Bi-Sb-Se-Te的热电材料的TE PF具有相同数量级的TE PF，并且另外，提供了通过外部磁场针对变化的负载和热点调整TE功率输出的机会。
2017-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Bicontinuous interfacially jammed emulsion gels with nearly uniform sub-micrometer domains via regulated co-solvent removal
多孔材料由于其高表面积和调节热、质量、流体和电磁波的传输的能力而具有许多有用的功能。与高度有序的结构不同，无序多孔结构提供了易于制造和高容错性的优点。双连续界面堵塞乳液凝胶（bijels）是动力学捕获的无序双相材料，其可以转化为具有可调特征的多孔材料。目前的Bijel制造方法导致微区为微米或更大，并且尺寸不均匀，限制了它们的表面积、机械强度和与电磁波的相互作用。在这项工作中，可扩展的合成具有均匀和亚微米域的bijels通过两步溶剂去除过程实现。对所得的Bijels进行了定量表征，以验证域的均匀性和亚微米尺度。此外，这些bijels的结构类似于白甲虫Cyphochilus鳞片的微观结构。我们发现这种具有相对小厚度（< 150 μ m）的Bijel膜在可见光范围内表现出强的太阳反射率以及高亮度和白度。考虑到其在制造中的可扩展性，我们认为VIPS-BIPPS Bijels在大规模应用中具有巨大的潜力，包括被动冷却，太阳能电池和发光二极管（LED）。
2022-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Control of Thermoelectric Properties of ZnO using Electric Double Layer
我们已经成功地控制热电性能的ZnO通过改变载流子浓度使用双电层晶体管（EDLT），这是一个场效应晶体管的电解质溶液的门控。当栅压大于阈值电压（2 V）时，电阻率和热电势急剧下降，表明ZnO表面载流子浓度增加。当栅压超过2 V时，电阻率的温度依赖性变为金属性，其特征在于电阻率的温度依赖性弱。对应于电阻率，热电势的温度依赖性发生了显著变化。由金属-绝缘体转变的临界载流子浓度估算出诱导金属层的厚度约为10 nm，功率因数约为8*10- 5 Wm-1 K ~ 2。虽然功率因数不如最佳掺杂条件下的体ZnO陶瓷大，但EDLT被认为是通过调节载流子浓度来优化热电性能的有用方法。
2014-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetization of Bi$_{2}$Sr$_{2}$CaCu$_{2}$O$_{8+δ}$ micrometer thin ring and its depinning line
我们证明了几何效应对Bi $_{2}$ Sr $_{2}$ CaCu $_{2}$ O $_{8+δ}$高温$_c$超导体（HTSC）微米环磁通线晶格的退钉扎线（DL）的影响。与相同样品的块状晶体和薄片相比，DL转移到明显更低的温度。这种变化是由于双尺寸效应导致的整体钉扎电位的降低，即：a）环厚度$\sim 1~μ$ m小于钉扎相关长度，以及b）涡旋（Pearl涡旋）的有效伦敦穿透深度的增加。DL向较低温度的大偏移可能会影响这种HTSC在微带天线和THz发射器中应用的适用性。
2021-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
"Graphene-Like" Exfoliation of Atomically-Thin Bismuth Telluride Films
本文报道了碲化铋大面积结晶薄膜和薄带的类石墨烯剥离现象。它表明，碲化铋，热电工业中最重要的材料，可以机械分离成其构建块-[Te-Bi-Te-Bi-Te]-原子五倍的厚度约为1 nm，甚至更进一步-亚单元具有更小的厚度。原子级薄的晶体可以被构造成悬浮的晶体带，提供二维的量子限制。碲化铋的准二维（2-D）晶体显示出高的导电性。碲化铋原子层工程的提出开辟了一条新的途径，大大提高热电优值。
2009-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of Ultra-Thin Superionic Cu2Se and New Aspects of the Low-Temperature Crystal Configurations
该研究采用化学气相沉积法合成大面积超薄单晶Cu2Se，揭示其414 K以下可光、电调控的相重构机制及微米尺度长程有序现象，并拓展其光电器件应用潜力。
2023-04-29 cond-mat.mtrl-sci
A short account of thermoelectric film characterization techniques
本文综述了过去二十年用于表征热电薄膜塞贝克系数、电导率和热导率的主要方法，以应对纳米尺度热输运和载流子输运研究的迫切需求。
2024-02-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic, magnetic and transport properties of full and half-metallic thin film Heusler alloys
采用{ \em ab initio}计算和蒙特卡罗模拟相结合的方法研究了半金属Heusler合金Co $_{2}$ FeSi，Co $_{2}$ FeAl，Co $_{2}$ MnSi和Co $_{2}$ MnAl的电子和磁性.电子结构分析使用平面波码量子Espresso和磁交换相互作用确定使用KKR方法。通过蒙特卡罗模拟从磁交换相互作用获得居里温度。此外，采用Kubo-Greenwood方法，利用完全相对论KKR方法，得到了由两个半无限铂引线和一个Heusler层组成的三层体系的电子输运性质.重点是热电性能，即塞贝克效应及其自旋依赖性。事实证明，已经很薄的赫斯勒层在系统中提供了高度极化的电流。这是由于随着厚度的增加，半金属量的恢复。费米能级附近自旋下降电子的电子态的缺乏抑制了该自旋通道对总电导率的贡献。这强烈地影响了这种系统的热电性质，并导致极化热电流。
2013-11-08 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
Thermoelectric bolometers based on ultra-thin heavily doped single-crystal silicon membranes
我们目前超薄硅膜热电偶测辐射热计适合于快速和灵敏的检测低水平的热功率和红外辐射在室温下。这些器件基于40 nm厚的应变调谐单晶硅膜，其形状为加热器/吸收器区域和窄的n型和p型掺杂梁，其作为热电偶工作。的设备的电热特性显示噪声等效功率为13 pW/rtHz和热时间常数为2.5 ms。高灵敏度的设备是由于高塞贝克系数为0.39 mV/K和减少的热导率的Si梁从体值。测辐射热计工作在热电偶的约翰逊-奈奎斯特噪声极限内，并讨论了接近温度波动极限工作时的性能改进。
2017-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cost-Performance Trade-off in Thermoelectric Air Conditioning System with Graded and Constant Material Properties
热电（TE）气冷是一种固态技术，有可能取代传统的基于蒸汽压缩的空调。在本文中，我们提出了一个详细的系统级建模的热电空调系统的位置相关（梯度）和恒定的材料属性。在成本性能权衡方面提供了系统的设计优化策略。我们的建模考虑了系统两侧的真实对流传热。对流换热系数，空气流量，热电材料的性能的影响进行了研究，不同的关键参数，如TE腿厚度，模块填充因子，和输入电流。恒定的材料性能和渐变的性能被认为是TE材料，它们的冷却程度，性能系数（COP），和功耗方面进行比较。对于梯度材料，我们采用一维有限元方法来解决耦合的电流和热电流方程与任意配置文件的材料属性随位置变化沿TE腿。我们发现，梯度材料可以提高冷却的程度，但只有在牺牲COP，相比的情况下，恒定性能的材料。在ZT = 1的恒定材料特性和相对低的电流的情况下，TE冷却器的功耗可以在相同的冷却能力下低于传统空气调节器的功耗。考虑到其他优点，如需求灵活的操作，低噪音和高可扩展性，热电冷却可能是未来空调应用的竞争技术。
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Micrometer-Thin Crystalline-Silicon Solar Cells Integrating Numerically Optimized 2-D Photonic Crystals
通过数值优化，使活性物质的光吸收率最大化，将二维光子晶体集成到1 μm厚的薄膜晶体硅太阳能电池中。光子晶体提高了电池的短路电流，但同时也损害了电池的开路电压和填充因子，导致电池的整体性能下降。模拟和实际的细胞的光学行为之间的比较，以及理想和实际的形态之间的比较，显示了实验偏差的纳米结构的全局鲁棒性，但其特定的敏感性的保形性的顶部涂层和图案尺寸的传播，这不应该被忽略的光学模型。至于电学行为，测量的内部量子效率显示来自透明导电氧化物和背反射器的强寄生吸收，以及纳米图案对表面钝化的负面影响。因此，我们的示例性案例说明并实验证实了用于光捕获目的的表面纳米结构的未来集成的两个建议：1）优化吸收的必要性不是针对整个堆叠而是针对单个活性物质，以及2）避免图案蚀刻对活性物质的损害的必要性。
2013-12-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spin wave propagation and spin polarized electron transport in single crystal iron films
利用自旋波传播谱技术对20 nm厚的Fe/MgO（001）薄膜进行了研究。从共振峰的位置提取的磁参数是非常接近表中的散装铁。从传播波形中，对于1.6微米波长的自旋波，在18 GHz处，提取出4km/s的群速度和约6微米的衰减长度。从测得的电流引起的自旋波多普勒频移，我们还提取了一个令人惊讶的83%的自旋极化的电流的高度。这组结果使得单晶铁成为利用高频自旋波和自旋极化电流构建设备的有希望的候选者。
2017-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Submicrometric Films of Surface-Attached Polymer Network with Temperature-Responsive Properties
研究了表面附着的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）网络膜的温度响应特性。合成包括交联和接枝预形成的烯反应性聚合物链通过硫醇-烯点击化学。表面附着和交联的聚合物膜的形成具有良好控制的优点，而无需任何无氧气氛或添加引发剂的注意。具有相同交联密度的PNIPAM水凝胶膜在从纳米到微米的宽范围厚度上合成。利用椭圆偏振术、中子反射率和原子力显微镜作为互补的表面探测技术，研究了膨胀-塌陷转变随温度的变化。观察到所有亚微米PNIPAM水凝胶膜的急剧和高幅度的温度诱导的相变。对于高于LCST的温度，表面附着的PNIPAM水凝胶类似地塌陷，但没有完全排出水。对于低于LCST的温度，PNIPAM水凝胶的溶胀取决于膜厚度。它示出的溶胀是强烈的表面附着的影响下$\sim$ 150 nm的双金属膜。对于大于150 nm（至微米）的较厚膜，具有相同交联密度的表面附着聚合物网络同样溶胀。水凝胶膜在垂直于基底的方向上的密度分布与自由表面的平面内形貌相面对。其结果是，自由界面宽度远大于水凝胶膜的粗糙度，这表明在自由表面的侧链。
2016-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tuning Electrical and Thermal Transport in AlGaN/GaN Heterostructures via Buffer Layer Engineering
在过去十年中，基于氮化镓（GAN）的宽带隙III-V材料系统的进展已经成为实现高功率和高频电子器件的主要驱动力。由于AlGaN/GAN界面处的高导电性二维电子气（2DEG）基于内置极化场（非掺杂）并且被限制在非常小的厚度，因此其载流子与其掺杂对应物相比表现出高得多的迁移率。在这项研究中，我们表明，这种异质结构的材料还提供了独特的能力，操纵电输运分开从热输运通过检查全悬浮AlGaN/GAN隔膜的不同GAN缓冲层厚度。值得注意的是，我们表明，$100$纳米薄GAN层可以大大阻碍热流而不电输运退化，并且在基于2DEG的异质结构中观察到热电优值（$\it zT$）的显著改善（~ $4$ x）。我们还观察到最先进的热电功率因子（$4-7\times$ $10^{-3}$ $\,Wm^{-1}K^{-2}$）在室温下）在该材料系统的2DEG。这种显着的调谐行为和热电增强，阐述了在这里第一次在基于极化的异质结构，是实现的，因为电子是在异质结构的界面，而声子的材料系统内。这些结果突出了在III-V族材料中使用2DEG用于片上热传感和能量收集的潜力。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Opportunities and challenges in the use of heavily doped polycrystalline silicon as a thermoelectric material. An experimental study
只有当多晶而不是单晶材料可以实际使用时，才可以预见硅基塞贝克发电机的大批量部署。因此，本研究的目的是验证是否多晶硅薄膜沉积在顶部的SiO $_2$绝缘层可以开发有趣的热电功率因子。我们制备了450 nm厚的重掺硼多晶硅层，将膜中的初始硼含量设置为超过1000 ° C下多晶硅中的硼溶解度。然后使用等时热退火以通过沉淀改变B $_{Si}$含量。非常出乎意料地，对于在高于800 ° C的温度下的热处理，观察到热电功率和电导率的同时增加。在1000 ° C下退火后，我们发现功率因数$P$为13 mW K $^{-2}$ m $^{-1}$，比先前报道的Si纳米线的$P$高三倍以上。这些发现可以被解释为观察到简并多晶硅显示出其塞贝克系数的显著增强，作为其可以溶解的大量硼的效果。带隙变窄和带尾改变了费米能附近的态密度，导致Mott方程中其对数导数的显著改善。这些结果显然为低成本和相对高效率的Seebeck和Peltier器件的发展指出了一个有趣的方向。
2010-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Centimeter-scale fully suspended metal and metal oxide thin films by one-step transfer-free liquid metal capillary forming
Westlake University（西湖大学）
本研究通过一步无转移液态金属毛细管成型技术，制备出厘米级、横向尺寸与厚度比达10^7量级的完全悬浮金属及金属氧化物薄膜，并实现了金属极小曲面薄壁结构快速原型制备与超高灵敏度声波检测。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
