Universal relations between thermoelectrics and noise in mesoscopic transport across a tunnel junction
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics（阿卜杜斯·萨拉姆国际理论物理中心）
该研究揭示了介电输运中热电与噪声之间的普遍关系，通过隧道接触探测系统时，发现电导率与热电性质和噪声的普遍联系。
2026-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Synthesis and electrical properties of fullerene-based molecular junctions on silicon substrate
本文报道了在硅衬底上制备富勒烯基分子结的方法和电学性质。在硅衬底上，高π共轭分子C60（π量子阱）通过烷基链（σ隧道势垒）与电极隔离。首先，Si/SiO2/ \sigmaC 60结构通过顺序合成（3种不同路线）或通过直接接枝预合成的C60-σ-Si（OEt）3分子来制备。我们描述了这些路线的化学合成和分子单分子膜的物理化学性质。然后，在Si/SiO2/σC60结上用硫醇化的悬汞电极添加第二个σ隧道势垒。我们比较了Si/SiO2/σC60//Hg和Si/SiO2/σC60// \sigmaHg分子结的电子输运性质，并通过跃迁电压谱证明了通过改变C60核与Hg金属电极之间的烷基链长度（即C60核与Hg金属电极之间的烷基链长度），可以将富勒烯LUMO -金属费米能级偏移从~ 0.2 eV调整到~ 1 eV。e.从直接C60//Hg接触到14个碳原子隧道势垒）。
2010-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge and Spin Thermoelectric Transport in Benzene-Based Molecular Nano-Junctions: A Quantum Many-Body Study
本文利用泡利主方程和线性响应理论研究了苯基分子纳米结在库仑阻塞区的电荷与自旋热电输运，发现邻位和间位连接呈现负微分电导、对位连接呈现库仑台阶，并通过自旋极化电极或外磁场将自旋热电优值提升至约4.10。
2024-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron-vibration effects on the thermoelectric efficiency of molecular junctions
在室温下的线性制度的非平衡绝热方法内的热电性能的分子结模型，适合于大分子，如富勒烯，进行了研究。一个自洽的计算实现电子和声子的热导表明，两者都增加与列入电子振动耦合。此外，我们表明，从Wiedemann-Franz定律的偏差逐渐减少时，增加电子和振动自由度之间的相互作用。因此，结热电效率由于电子-振动耦合而大大降低。即使如此，对于实际的参数值，热电优值仍然可以具有单位数量级的峰值。最后，在非共振电子制度，我们的结果进行了比较，这是准确的低分子电子密度的方法。我们给出的证据表明，在这种情况下，额外的量子效应，不包括在本工作的第一部分，不影响显着的结热电性能在任何温度制度。
2014-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermoelectric effect in molecular junctions: A tool for revealing transport mechanisms
我们研究了金属-分子-金属结的热电势，并考虑了结的热效应。基于解析表达式和数值模拟，我们表明，热电势揭示了有价值的信息的机制控制电子转移过程中，包括相干传输和热化跳跃。我们还表明，在高温下的费米能相对于分子状态的位置可以很容易地推导出从热电势。标准电流-电压测量对此信息不敏感。
2005-10-11 cond-mat.mes-hall
Enhanced thermoelectric figure of merit in vertical graphene junctions
在这项工作中，我们研究了由两个部分重叠的石墨烯片在交叉平面方向上相互耦合组成的结的热电性能。结果表明，由于石墨烯层之间的弱范德华相互作用，在这些结中的声子电导强烈减少，相比于单石墨烯层结构，而它们的电性能受到微弱的影响。通过利用这种效应，我们证明了在室温下，在由带隙石墨烯材料制成的结中，例如石墨烯纳米带和石墨烯纳米网，热电优值可以达到高于1的值。还讨论了热电性能对结长的依赖关系。因此，该理论研究提出了一种有效的方法来提高石墨烯器件的热电效率。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall
Large thermoelectric efficiency of doped polythiophene junction: a density functional study
基于密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了聚噻吩（PT）与Au（111）电极耦合的热电性质。特别地，在两种PT长度的不同掺杂浓度下，研究了Li和Cl吸附剂对PT结热电效率的影响。结果表明，掺杂剂的存在会引起低聚物的结构变化，改变分子能级的排列，导致结的透射光谱发生显著变化。因此，通过掺杂剂获得热电势的大的增强，从而获得品质因数，这使得掺杂的PT结作为有益的热电器件。
2018-01-10 cond-mat.mes-hall
Enhanced Thermoelectric Performance in Hybrid Nanoparticle--Single Molecule Junctions
最近有人提出，分子结将是高效和高功率热电能量转换器件的优良元件。然而，在分子结中的热电转换的实验测量表明，相当差的效率，提出了一个问题，它是否确实是可能的设计一个设置的分子结，将表现出增强的热电性能。在这里，我们建议，混合单分子纳米粒子结可以作为有效的热电转换器。半导体纳米颗粒的引入引入了新的调谐能力，这在传统的金属-分子-金属结中是不存在的。使用具有现实参数的分子和纳米颗粒的通用模型，我们证明了热电势可以是每开氏度数百微伏的量级，并且热电优值可以达到接近1的值，比现有测量提高了4个数量级。这种有利的性能在广泛的实验相关参数范围内持续存在，并且对无序（以表面附着分子的形式）和对纳米颗粒分子界面处的电子退相干是稳健的。
2015-06-06 cond-mat.mes-hall
Slow interband recombination promotes an anomalous thermoelectric response of the $p-n$ junctions
本文揭示了p-n结中电子与空穴带间不平衡会导致热电压符号和大小反常，并指出少数载流子扩散长度超过热斑尺寸是反常出现的条件，带间隧穿可部分恢复，对低温光电探测器具有参考意义。
2024-12-08 cond-mat.mes-hall
Impact of Fano and Breit-Wigner resonances in the thermoelectric properties of nanoscale junctions
我们发现，纳米结的热电性能具有费米能级附近的状态强烈依赖于这种状态，它可以是Fano或Breit-Wigner-like产生的共振的类型。我们给出了一般表达式的热电系数产生的两种类型的共振，并计算这些系统，其中包括大多数纳米电子结的热电性能。我们包括模拟真正的路口，金属卟啉分子桥金电极，并证明，对于一些金属元素的热电性能表现出很大的变化。我们发现，热电势和品质因数在很大程度上增强时，共振得到接近费米能级，并达到比在其他纳米级结中发现的典型值高得多的值。具体值和温度依赖性由一系列因素决定，如态与其它分子态之间的耦合强度、态的对称性、分子与引线之间的耦合强度以及结的自旋过滤行为。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall
Thermopower generation and thermoelectric cooling in a Kane-Mele normal-insulator-superconductor nano-junction
本文用改进的Blonder-Tinkham-Klapwijk（BTK）理论研究了Kane-Mele正常绝缘体-超导体（KMNIS）结在超低温下的热电效应。由于（电子）电荷和热电流由于载流子是敏感的自旋-轨道耦合（SOC）的强度存在于凯恩-梅勒模型，这个结器件的热电性能的可调谐性，可以通过实验实现某些技术，用于操纵自旋-轨道耦合的值。我们计算了Seebeck系数，品质因数，热电冷却，KMNIS结作为自冷却器件的性能系数，并研究了Rashba SOC（RSOC）和固有SOC（ISOC）参数在其中的作用。我们的热电冷却的结果表明，实际的可实现性和有效的冷却探测器，传感器和量子器件的有用性，因此可能是至关重要的实验成功的热电应用这种结器件。此外，我们还简要地讨论了区分通过拓扑绝缘体的传输与通过普通绝缘体的传输的条件。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall
Thermoelectricity of near-resonant tunnel junctions and their near-Carnot efficiency
共振隧穿模型是描述电子通过纳米级物体（如单个分子）传输的最简单模型。一个完整的理解不仅包括电荷输运，而且还包括热输运及其复杂的相互作用。关键的线性响应观测值是电导G和塞贝克系数S。在这里，我们提出的实验未指定的共振隧道结和分子结，发现$G$和$S$之间的相关性，特别是刚性边界$S(G)$。我们发现，这些相关性可以一致地理解的单能级共振隧穿模型，具有良好的匹配实验。在这个框架中，测量给定结的$I(V)$和$S$提供了对电子系统的完整热电特性的访问。一个显著的结果是，没有针对性的化学设计，分子结可以暴露热电转换效率接近卡诺极限。这种见解允许提供优化热电效率的设计规则。
2020-06-09 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric response of Josephson junction: from ballistic to disordered
已知的是，容纳具有能量依赖的散射振幅的散射中心的约瑟夫森结（JJ）（其破坏$ω\rightarrow-ω$对称性，其中$ω$是关于费米能级的电子的激发能）表现出有限的热电响应。相反，在这里，我们表明，即使在弹道JJ这种对称性被打破，它导致非零的热电响应时，结的长度是超导体的相干长度的顺序和相应的热电系数确认的通用正弦依赖于$ϕ_{12}$，其中$ϕ_{12}$是超导相偏置。在存在多个散射体的结区，我们已经数值计算表明，即使在$ϕ_{12}$部分的热电系数的符号波动剧烈从一个无序配置到另一个，因此平均到消失的小值，而奇数部分往往对$ϕ_{12}$的普遍正弦依赖，因为我们接近大的无序下的无序平均。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall
Do Thermoelectric Materials in Nanojunctions Display Material Property or Junction Property?
热电纳米结的微型化提出了一个基本问题：纳米结中桥接材料的热电量是保持显示材料性质还是显示结性质？为了回答这个问题，我们调查的塞贝克系数$S$和热电优值$ZT$，特别是从第一性原理方法的结的长度特性。对于$S$，金属原子链显示出与原子和电极之间的电子结构中的强杂化相关的强长度特性，而绝缘分子线显示出强材料特性，这是由于在DOS中取消了指数标度。对于$ZT$，原子线保持显示出强结特性。然而，绝缘分子线的长度特性取决于大约10 K的特征温度$T_{0}= \sqrt{β/γ(l)}$。当$T \ll T_{0}$，其中电子输运占主导地位的热电流，分子结保持显示材料特性。当$T \gg T_{0}$时，声子输运占主导地位的热电流，分子结显示结特性。
2009-04-09 cond-mat.mes-hall
Anisotropic thermoelectric effect in helimagnetic tunnel junctions
从理论上研究了正常金属/螺旋多铁性/铁磁性异质结的热电输运。我们发现一个各向异性的电荷和自旋热电势与$C_{2v}$对称性。的铁磁层的磁化方向的角度依赖性证实了一个唯象理论的基础上的螺旋磁秩序的拓扑结构中的多铁性势垒诱导的有效的自旋-轨道相互作用的对称性。
2011-05-16 cond-mat.mes-hall
Effect of Thermoelectric Cooling in Nanoscale Junctions
我们提出了一种基于原子尺寸结的热电制冷装置。利用第一性原理方法，研究了考虑声子热流和局部加热效应的原子尺度电子制冷机的工作条件和性能系数。据观察，热电纳米制冷机的功能被限制到一个狭窄的范围内的驱动电压。与具有绝对不可逆焦耳热的体热电系统相比，由于通过准弹道电子输运抑制了局部加热和较小的驱动电压，4-Al原子制冷机具有比具有相同$ZT$的体热电制冷机更高的效率。量子性质，由于提供的原子级控制的属性的大小最小化，促进电子冷却超出了传统的热电器件理论的预期。
2010-10-18 cond-mat.mes-hall
Relevance of Shockley states on the electrical and thermoelectric response of gold-based single-molecule junctions
贵金属断裂优选暴露（111）取向的表面，其具有肖克利型表面态（SS）。然而，SS对基于金的分子结的电性质的相关性尚未被详细探索。在这里，我们提出了从头计算模拟，显示如何金（111）SS，这是大约0.5 eV以下的费米能量，是正确确定上述结的电气和热电响应的关键。我们展示了如何以受控的方式转移金SS的能量位置的能力，使我们能够调整金分子结的电和热电响应。我们还表明，金的SS出现在我们的模拟，只有当5d轨道明确包括在价壳层。为了说明这种行为，我们详细讨论了苯二胺（BDA）和苯二甲腈（BDCN）金（111）结。
2022-11-14 cond-mat.mes-hall
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
Photo-Thermoelectric Effect at a Graphene Interface Junction
利用光电流显微镜研究了单层石墨烯和双层石墨烯形成的石墨烯界面结的光电响应。我们测量的极性和幅度的PC，而不同的费米能级通过调整栅极电压。这些测量表明，PC的产生是通过光电效应。与室温相比，PC在低温下显示出约10倍的增加。假设热电功率对温度具有线性依赖性，则从温度依赖性测量推断的石墨烯热导率具有低于~100 K的T^{1.5}依赖性，这与最近的理论预测一致。
2009-07-18 cond-mat.mes-hall
Noise effects in the nonlinear thermoelectricity of a Josephson junction
本文研究了两个不同零温带隙的超导体之间的热偏置隧道结中的噪声电流。当约瑟夫森效应被抑制时，这种结构可以支持由于电子-空穴对称性的自发破缺而产生的非线性热电效应，正如我们最近在理论上预测的那样。我们讨论了可能相关的作用，在交界处的噪声。虽然适度的噪声贡献有助于产生热电信号，进一步揭示了电子-空穴对称性破缺的自发性质，但是大的噪声贡献可以引起两个稳态热电值之间的切换，从而强化了对效应及其应用的检测。我们表明，热电效应是强大的噪声的存在下，为广泛的参数和寄生波动的热电信号可以降低通过增加结的电容，例如通过扩大结的大小。我们的研究结果铺平了道路，未来的实验观察超导结中的热电效应，并提高性能的量子线路设计的热管理。
2020-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermoelectric voltage switching in gold atomic wire junctions
本文利用\textit{ab initio}和半经验计算以及启发式推理的方法研究了金原子链在金电极上的热电性质。我们预测的热电电压引起的温度差在这样的交界处振荡，反复改变的符号，作为一个函数的原子数$N$组成的原子链。我们还预测的振荡幅度是成正比的$N$的长原子链。此外，我们预测，在某些情况下，如果在不改变$N$的情况下拉伸结，热电电压将改变符号。我们的预测适用于无论是否规则或不规则的电极晶界存在，以及是否电极是对称或不对称的。我们的研究结果可能为实现新的机械可控电压开关铺平道路，从而在能量收集应用中将热量直接转换为电能。
2018-09-26 cond-mat.mes-hall
Electronic and Thermoelectric Properties of Molecular Junctions Incorporating Organometallic Complexes: Implications for Thermoelectric Energy Conversion
本研究通过实验与量子化学模拟，探究了含铁和钌的有机金属分子结的热电性能，发现含铁分子结具有高塞贝克系数和ZT值（最高0.4），为热电能量转换提供了新思路。
2025-06-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nonlinear thermoelectric transport in single-molecule junctions: the effect of electron-phonon interactions
本文从理论上分析了带振动桥的单分子结的稳态热电输运。热感应电荷电流在系统中探索使用非平衡格林函数形式主义。我们研究了桥上载流子之间的库仑相互作用和电子-声子相互作用对线性响应范围以外的热电流的综合影响。结果表明，电子-振动子相互作用可能会显着影响的幅度和方向的热电流，振动签名可能会出现。
2016-05-04 cond-mat.mes-hall
Nonlocal Thermoelectricity in a S-TI-S Junction in Contact with a N-Metal Probe: Evidence for Helical Edge States
我们考虑一个约瑟夫森结托管Kramers对螺旋边缘态的量子自旋霍尔杆接触正常的金属探针。在该混合系统中，由穿过被称为多普勒频移（DS）的结的小磁场引起的轨道相位与常规约瑟夫森相位差结合，并且产生类似于频谱中的塞曼场的效应。因此，当温度偏置被施加到超导端子时，在法向探针中建立热电流。我们认为，这种纯粹的非本地热电效应是一个独特的签名的螺旋性质的边缘状态耦合到超导导线，它可以构成一个有用的工具，用于探测的螺旋性质的边缘状态的系统中的霍尔条配置是难以实现的。我们充分表征了这种混合结的热电响应和性能在很宽的参数范围内，表明外部磁通量诱导DS可以被用作旋钮来控制热电响应和热流在一个新的设备的基础上的拓扑结。
2020-06-03 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric effects in superconductor-ferromagnet tunnel junctions on europium sulfide
我们报道了在超导铁磁隧道结中与铁磁绝缘体硫化铕近距离接触的大热电效应。在这些系统中，自旋分裂场和自旋极化隧道电导的组合打破了电子-空穴对称性，并导致自旋相关的热电流。我们表明，由硫化铕引起的交换分裂在小的应用领域提高了热电效应，因此可以消除需要施加大的磁场，否则可能会阻碍测温或冷却的应用。
2017-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Thermoelectric efficiency of single-molecule junctions with long molecular linkers
我们报告的理论研究结果的热电效率的单分子结与长分子链接。该接头是模拟使用紧结合模型描述的相同的网站链。结果表明，热电优值ZT强烈依赖于桥的长度，被控制的线形的电子传输函数对应的HOMO/LUMO输运通道的隧道能量范围内。使用所采用的模型，我们证明，ZT可能会显着增加的链接器延长，和网关状态的桥梁（如果有的话）可能会显着影响长度依赖的ZT。分析了不同桥长下ZT的温度依赖性。结果表明，宽的最小值出现在ZT与温度曲线，其位置由桥长控制。
2018-06-12 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric effects in FeCo|MgO|FeCo magnetic tunnel junctions
采用推广的Landauer-Büttiker方法，从第一性原理出发研究了FeCo |MgO|（001）磁性隧道结的热电系数（Seebeck系数和热导率）.与外延Fe |MgO| Fe（001）MTJ相比，FeCo |MgO| FeCo（001）MTJ通常产生较小的热电效应。的（磁）塞贝克效应是敏感的FeCo $|$ MgO界面的细节。界面氧空位（OV）的存在可以显著增强MTJ的热电效应。我们还计算了角相关的Seebeck系数，提供更多的信息有关的运输物理。我们报告在室温下的Wiedemann-Franz定律的大偏差。
2014-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductance and thermoelectric figure of merit of C$_{60}$-based single-molecule junctions: electrons, phonons, and photons
最近的实验的动机，我们在这里提出了一个从头算研究的声子输运的热导和热电优值的C $_{60}$为基础的单分子结的影响。准确地说，我们结合密度泛函理论与非平衡格林函数技术来计算这两个数量的结与C $_{60}$单体或C $_{60}$二聚体连接到金电极，考虑到电子和声子的贡献。我们的研究结果表明，对于C $_{60}$单体结声子传输中起着次要的作用，在热导，反过来，在品质因数，这可以达到相对较高的值的顺序为0.1，这取决于接触几何形状。相反，声子完全主导的热导在C $_{60}$二聚体结和强烈降低的品质因数相比，单体结。因此，通过堆叠C $_{60}$分子可以实现高热电性能的主张是不合理的，该主张是在不考虑声子贡献的情况下做出的。此外，我们分析了近场热辐射的相关性，这些结的品质因数波动电动力学的框架内。光子隧穿效应是影响热电性能的另一个重要因素，这一点在分子电子学领域一直被忽视。我们的研究说明了至关重要的作用，声子输运和光子隧穿可以发挥批判性地评估分子结的性能作为潜在的纳米热电器件。
2017-08-21 cond-mat.mes-hall
Observation of thermoelectric currents in high-field superconductor-ferromagnet tunnel junctions
本文报道了在强磁场中超导-铁磁隧道结中热电流的实验观测结果。热电信号是由于自旋相关的粒子-空穴对称性的提升，并被发现与最近的理论预测非常一致。从数据中推断出的最大塞贝克系数约为$-100~\mathrm{μV/K}$，比金属结构中常见的大得多。我们的结果直接证明了高场超导体中自旋和热输运的耦合。
2015-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Efficient heating of single-molecule junctions for thermoelectric studies at cryogenic temperatures
单分子的能量依赖热电响应包含了关于其传输函数和激发态的有价值的信息。然而，测量它需要能够有效加热分子一侧的设备，同时能够在宽能量范围内调节其电化学电势。此外，为了增加结稳定性，器件需要在低温下工作。在这项工作中，我们报告了一种新的设备架构，研究热电性能和电导的单分子同时在很宽的能量范围。我们采用与接触单分子的金属电极直接接触的样品加热器，这允许我们施加高达$ΔT = 60$ K的温度偏置，同时对分子结的加热最小。这使得这些设备与基准温度$T_\mathrm{bath} <2$ K兼容，并能够在线性（$ΔT \ll T_\mathrm{molecule}$）和非线性（$ΔT \gg T_\mathrm{molecule}$）热电传输制度的研究。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall
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
The effect of Coulomb interactions of thermoelectric characteristics of Marcus molecular junctions
University of Puerto Rico（波多黎各大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本研究通过理论分析揭示，分子结中库仑相互作用与环境重组效应可相互抵消，从而显著改变塞贝克系数、功率因子及零偏置电导和热电势的定性行为。
2026-09-10 cond-mat.mes-hall
Three-terminal semiconductor junction thermoelectric devices: improving performance
提出了一种基于$p$ - $i$ - $n$半导体结的三端子热电器件，其中本征区安装在通常为玻色子的热端子上。值得注意的是，该设备的品质因数还取决于参与运输过程的{ \em玻色子}的能量分布，除了电子的。当相关分布较窄且电子-玻色子耦合较强（例如对于光学声子）时，可以获得增强的品质因数。我们研究的条件下，三端结的品质因数可以大于通常的热电器件由相同的材料制成。提出了一种基于Bi $_2$ Te $_3$ /Si超晶格的高品质因数的可能结构。
2013-07-24 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of Marcus molecular junctions
University of Puerto Rico-Humacao（波多黎各大学乌马考分校）
本文基于修正的Marcus理论，理论分析强电子-声子相互作用下单分子结的热电输运，发现环境重组过程在线性及非线性输运区显著影响电导、热电势和温度梯度驱动的电荷电流。
2024-01-13 cond-mat.mes-hall
Bipolar thermoelectricity in S/I/NS and S/I/SN superconducting tunnel junctions
本研究针对超导隧道结双极热电效应受逆邻近效应影响的问题，通过准经典方程分析构型、膜厚与界面质量的影响，提出更优的双层结构设计，为提升超导隧道结热电性能提供路线图。
2023-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Optimal thermoelectric figure of merit of a molecular junction
我们表明，分子结可以得到大的热电优值$ZT$，因此可以用作固态能量转换装置，接近卡诺效率。该机制类似于用于体热电的Mahan-Sofo模型-Lorenz数变为零，违反Wiedemann-Franz定律，而热电势保持非零。电荷通过其传输的分子状态必须与引线弱耦合，并且该状态的能级必须是远离引线的费米能的$k_B T$阶。在实践中，品质因数是有限的声子热导，我们表明，最大可能的$ZT\sim(\tilde{G}_{th}^{ph})^{-1/2}$，其中$\tilde{G}_{th}^{ph}$是声子热导除以热导量子。
2008-05-22 cond-mat.mes-hall
Three-terminal thermoelectric transport through a molecular junction
本文讨论了分子桥中的热电输运，着重讨论了输运电子与分子振动模耦合所引起的非弹性过程的影响。特别地，发现当分子强烈耦合到其自身的热浴时，其可以处于与电子库的温度不同的温度，分子和电子之间的热流可以转换成电流。推导出这种转换和类似的传输系数的表达式，并概述了一个可能的情况下，增加其幅度。
2010-08-31 cond-mat.mes-hall
Phase-control of bipolar thermoelectricity in Josephson tunnel junctions
不久以前，人们认为超导体中的热电性只有在明确打破粒子-空穴对称性的情况下才有可能。最近，理论上已经预测，超导隧道结可以发展双极热电现象，在存在一个大的热梯度，由于非平衡自发PH对称性破缺。第一个热电约瑟夫森发动机的实验实现随后。在这里，我们给出了一个更广泛的讨论，并集中在热电调制的库珀对运输双环SQUID的约瑟夫森贡献的影响。当库珀对电流在准粒子电流上占优势时，约瑟夫森贡献使结短路，从而屏蔽热电效应。我们证明，热电发电由于纯准粒子运输是相位无关的，一旦约瑟夫森贡献是适当地从净电流测量。同时，我们研究了一个额外的亚稳态V \simeq 0确定的约瑟夫森耦合的存在下，这特别修改我们的热电发动机实现的滞后行为。最后，我们还讨论了多个热电元件的存在如何影响电流-电压特性，从而提高所产生的输出功率。
2022-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermoelectricity carried by proximity-induced odd-frequency pairing in ferromagnet/superconductor junctions
我们探讨的作用，邻近诱导的奇频配对的热电铁磁体耦合到一个传统的$s$波自旋单态超导体通过自旋活性界面。通过改变铁磁体中的极化及其方向和界面自旋轨道相互作用强度，我们分析了铁磁体中所有邻近感生对振幅的行为及其对热电系数的贡献。基于对Seebeck系数的计算结果，我们预测奇频自旋三重态库珀对比常规自旋单重态偶频对更能有效地增强结的热电性，尤其是混合自旋三重态对更有利.我们的热电优值的结果表明，铁磁/超导结是非常好的热电系统时，超导性是由奇频率配对。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Nonlinear thermoelectric effects in high-field superconductor-ferromagnet tunnel junctions
热电效应是电荷和热传输耦合的结果，可用于测温、冷却和热能的收集。热电效应的微观起源是电子-空穴对称性的破缺，它在金属结构中通常很小，在低温下消失。我们报告了超导体/铁磁体混合结构中热电效应的实验和理论研究。我们调查的热激励上的热电流的depencence，以及在结两端的直流偏置电压的存在下。在超导体/铁磁体和超导体/正常金属混合结构中观察到大的热电效应。有限电压偏置下观察到的自旋无关的信号被证明是可逆的超导体/正常金属微制冷机的物理。在线性区中的自旋相关热电信号是由于自旋和热输运的耦合，可以用来设计更高效的制冷机
2016-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Out-of-equilibrium nonlinear model of thermoelectricity in superconducting tunnel junctions
INFN Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）；Dipartimento di Fisica, Università di Pisa（比萨大学物理系）
针对超导隧道结中的热电效应，提出了一个更完整的非平衡非线性数值模型，揭示了线性模型在高功率下的失效，并发现了结的饱和与反转行为，以及非线性热电效应的判别准则。
2025-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermoelectric single-photon detection through superconducting tunnel junctions
本文基于不同能隙超导体隧道结的双极热电效应，提出一种被动式宽带单光子热电探测器TED，其在极宽频段内具备高信噪比，可应用于量子计算和光电子学等领域。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermoelectricity in molecular junctions with harmonic and anharmonic modes
我们研究了在振动模式辅助下的两点分子电子结中的电荷和能量转移，其中电子输运是由振动模式辅助的。为了理解模式的谐波性/非谐波性对输运行为的作用，我们考虑了两种限制情况：（i）假设模式是谐波的，（ii）我们截断模式谱，仅包括两个振动能级，以表示非谐波分子模式。基于模型的累积量生成函数，我们分析了这些结的线性响应和非线性性能，并表明，虽然电导和热导对模式是否是谐波/非谐波敏感，但塞贝克系数，热电优值和热电效率超出线性响应，隐藏了这一信息。
2015-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Will molecules ever sit at the thermoelectric table?
分子结包括一个或几个纳米长的小分子，化学连接到两个金属或半导体电极。它们最近已被确定为用于热电能量转换的材料/装置的有前途的候选者。分子有可能充当电流的尖锐能量过滤器，并且到目前为止可以胜过其他考虑用于热电能量转换的材料，从而提供热电迄今为止无法实现的广泛技术相关性。然而，在研究热电分子结的文献中，预测和演示之间存在明显的差距。这篇固执己见的评论旨在强调这种方法从基础研究过渡到可行技术所需的必要步骤。综述了分子结研究所依据的一些重要理论。
2021-11-11 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric signatures of order-parameter symmetries in iron-based superconducting tunnel junctions
该研究证明铁基超导隧道结的线性热电效应可识别粒子/空穴主导性及超导序参量对称性，并预测其 ZT 可超过 6。
2023-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermoelectric radiation detector based on a superconductor-ferromagnet junction: calorimetric regime
我们研究了使用热电结作为热辐射探测器在量热制度，其中单个辐射爆发可以在时域中分离。我们特别关注的情况下，一个大的热电品质因数$ZT$的影响显着，例如相关的热时间尺度。这项工作的动机是使用混合超导体/铁磁体系统在创建一个前所未有的高低温$ZT$，甚至超过统一。除了构建一个非常一般的噪声模型，考虑到电荷和热噪声之间的相互关系，我们展示了如何检测器信号可以有效地多路复用使用谐振LC电路给每个像素的指纹。我们表明，对于现实的探测器在100至200 mK的温度下工作，能量分辨率可以低至1毫电子伏。这允许在1 THz量级或以下的光子频率处的宽带单光子分辨率。
2018-04-23 cond-mat.mes-hall
Seebeck coefficient of thermoelectric moleculat junction: First-principles calculations
用第一性原理方法研究了单分子接触形成的分子结中的热电性。研究了三端几何结中考虑不同温度和化学势的源漏电极的塞贝克系数。我们比较了Seebeck系数在氨基取代的和未取代的丁硫醇结和观察有趣的热电性能在氨基取代的结。由于氨基取代在费米能级附近引入了新的态，塞贝克系数可以很容易地通过使用栅极电压和偏置来调制。当一个电极中的温度固定时，塞贝克系数随另一个电极中的温度显著变化，并且这种依赖性可以通过改变栅极电压来调制。随着偏置的增加，观察到更丰富的塞贝克系数的功能，这是密切相关的传输函数在附近的左，右费米能级。
2009-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
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
Electrical and thermal transport through $α-T_3$ NIS junction
利用Blonder-Tinkham-Klapwijk（BTK）理论研究了基于$α-T_3$的正常金属-绝缘体-超导体（NIS）结的电输运和热输运性质。我们表明，NIS结的隧穿电导是一个振荡的函数的有效势垒（$χ$）的绝缘区的薄势垒限制。振荡的周期性和振幅在很大程度上取决于$α$的值和超导区的栅极电压，即$U_0$。此外，随着我们增加$U_0$，振荡的周期性从$π$变为$π/2$。为了评估这样的结的热电性能，我们计算了塞贝克系数，热电优值，最大功率输出，在系统的最大输出功率的效率，和热电冷却的NIS结作为自冷却设备。我们的热电冷却结果表明，实际的可实现性和有用性，使用我们的系统作为有效的冷却探测器，传感器等，因此对于这种结器件的热电应用的实验成功是至关重要的。此外，对于$α-T_3$晶格，其极限情况表示石墨烯或骰子晶格，有趣的是确定哪一个更适合作为热电器件，并且答案似乎取决于$U_0$。我们观察到，对于对应于$U_0=0$的$α-T_3$晶格，石墨烯（$α=0$）更适合用于构建热电器件，而对于$U_0 \gg E_F$，骰子晶格（$α=1$）具有更大的实用性。
2022-09-13 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent thermoelectric effects in graphene based superconductor junctions
利用Bogoliubov de-Gennes理论，我们研究了超导石墨烯结中电荷和自旋相关的热电效应。结果表明，尽管是正常的超导结，但石墨烯基铁磁超导体（F-S）和铁磁-Rashba自旋轨道区超导体（F-RSO-S）结中都存在温度依赖的自旋热电势。在Rashba自旋轨道相互作用下，电荷和自旋相关的Seebeck系数分别达到最大值3.5 $k_B/e$和2.5 $k_B/e$.值得注意的是，这些系数相对于磁交换场和化学势有一个零点临界值。当Rashba耦合不存在时，这种效应消失。这些结果表明，石墨烯基超导体可用于自旋热电子器件。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
First-principles calculation of the thermoelectric figure of merit for [2,2]paracyclophane-based single-molecule junctions
本文从理论上研究了基于{[} 2，2 {]}对位环芳的单分子结的热电输运。结合电子和振动结构，从密度泛函理论（DFT），与非平衡格林函数技术，使我们能够在第一原理水平上处理电子和声子输运性质。对于电子部分，我们包括一个近似的自能校正，基于DFT+ $Σ$方法。这使我们能够对进入热电优值$ZT$的所有线性响应传输系数进行可靠的预测。对环芳烷衍生物通过连接不同的官能团在调节其化学性质方面提供了很大的灵活性。我们表明，对于特定的分子，官能团主要影响热电势，允许调整其符号和绝对值。我们预测，裸paracyclophane的官能化导致大大增强的电子贡献$Z_{\mathrm{el}}T$的品质因数。然而，声子对热导率的高贡献强烈抑制了$ZT$。我们的工作表明，包括声子热导的重要性，任何现实的估计的$ZT$非共振分子输运结。此外，它显示了一系列可用分子的热电性能的化学调谐的可能性，导致同样执行空穴和电子导电结基于相同的分子框架。
2015-03-07 cond-mat.mes-hall
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
