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
On the effectiveness of the thermoelectric energy filtering mechanism in low-dimensional superlattices and nano-composites
电子能量滤波是提高热电材料功率因数和ZT值的有效途径。在这项工作中，我们探讨的效果，降低维数的成功的能量过滤机制的功率因数增强。我们使用量子力学非平衡格林函数（NEGF）方法研究了包括电子-声子散射的电子输运，研究了一维和二维超晶格/纳米复合材料体系。我们发现，给定相同的材料参数，1D通道比2D通道更有效地利用能量过滤，因为它们：i）允许对于较小的阱尺寸/较小的晶粒实现最大功率因数（这是使声子散射最大化所需要的），ii）与阱/晶粒材料相比，更好地利用势垒/边界材料中的较低热导率：以及产生一种对最佳屏障设计的有害随机偏差具有鲁棒性的系统。在某些情况下，我们发现相对优势可以高达3倍。我们确定，能量过滤是最有效的载流子流的平均能量变化最多的井和障碍沿通道，出现的事件时，在主机材料中的载流子流的能量低，当能量弛豫载流子的平均自由程是短的。虽然导致1D系统比2D系统有更大相对改善的这些方面的最终原因是1D系统在状态密度中的van Hove奇点，但所获得的见解是通用的，并为超越维度考虑的能量过滤设计提供信息。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall
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
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
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
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
Three-terminal heat engine and refrigerator based on superlattices
提出了一种基于半导体超晶格的三端热机。超晶格结构的周期性产生能量迷你带，给出允许的电子输运的能量窗口。我们发现，这种设备提供了一个大的功率，近两倍于基于量子阱的热机，与一个小的效率降低。该发动机还在系统参数的不同状态下作为制冷机工作。对制冷机的热电性能进行了分析，包括优化工况下的制冷功率和性能系数。我们还计算了通过系统的声子热流，并探讨了声子热流的减少相比，散装材料。直接声子热流在低温下可以忽略不计，但在室温下占主导地位的电子，我们讨论如何减少它。
2015-08-12 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
MoS2 Nanoribbons Thermoelectric Generators
在这项工作中，我们设计和模拟了新的热电发电机的基础上单层和少层二硫化钼纳米带。所提出的热电发电机是由热电偶制成的n型和p型二硫化钼纳米管腿。采用密度泛函紧束缚非平衡格林函数（DFTB-NEGF）方法计算了二硫化钼扶手椅型和锯齿型纳米带的透射光谱。在Stillinger-Weber势参数化的基础上计算了声子透射谱。热电优值，ZT，计算使用这些电子和声子的透射谱。单层和双层MoS 2扶手椅型纳米带的p型和n型腿分别具有最高的ZT值。此外，我们还比较了单层掺杂的二硫化钼扶手椅型纳米带和硅化薄膜的热电电流。结果表明，MoS 2单层纳米带的热电势电流比Si薄膜的热电势电流高几个数量级。
2015-03-19 cond-mat.mes-hall physics.atom-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
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
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
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
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
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
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
Hierarchical nanostructuring approaches for thermoelectric materials with high power factors
采用量子输运的非平衡格林函数方法研究了分级纳米结构材料的热电功率因子，包括电子与声学和光学声子的相互作用.我们描述了分层纳米结构的超晶格势垒或阱，结合量子点势垒或阱纳米夹杂物，以及在中间区域的空隙。我们表明，这些结构可以设计的方式，功率因数不仅在很大程度上是免疫的纳米结构特征的存在下，但在某些条件下，可以实现的好处，以及。有趣的是，我们表明，这些设计方法与电流的能量弛豫以及载流子散射是否受弹性或非弹性过程的限制有关。特别地，当纳米结构形成势垒时，功率因数可以在弹性散射条件下显著增强，而与纳米结构密度和势垒高度无关。然而，当非弹性散射过程占主导地位时，功率因数不可避免地降低。在纳米结构形成势阱的情况下，尽管略有下降，但在弹性或非弹性散射过程下，功率因数是相当有弹性的。这些纳米结构设计方法可以帮助打开新一代纳米结构热电材料的优化路径，不仅针对热导率的降低，而且同时提高功率因数。
2019-01-14 cond-mat.mes-hall
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
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
Thermopower in hBN/graphene/hBN superlattices
本文实验研究hBN封装且晶格对齐的石墨烯超晶格热电势，发现莫尔超晶格引起的额外符号反转、范霍夫奇点与Umklapp散射证据以及双重对齐下克隆狄拉克点特征，并展示可通过载流子密度调控温度驱动的热电势反转，为二维超晶格电子结构研究和热电响应工程化提供新途径。
2023-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Thermoelectric efficiency at maximum power in low-dimensional systems
热电学中的低维电子系统具有实现高的热能-电能转换效率的潜力。性能的一个关键指标是器件在最大功率条件下工作时的效率。在这里，我们研究了三个低维热电系统在最大功率下的效率：具有有限宽度的洛伦兹传输谐振的零维量子点（QD），一维（1D）弹道导体，以及由二维能量势垒形成的光子（TI）发电机。在所有三种系统中，最大功率时的效率与温度无关，并且在每种情况下都需要仔细调整相关能量以实现最大性能。我们发现量子点在最大功率条件下表现相对较差，效率相对较低，功率吞吐量较小。理想的一维导体在最大功率下提供最高的效率（卡诺效率的36%）。1D或TI系统是否实现更大的最大功率输出取决于温度和面积填充因子。这些结果也讨论了在传统的品质因数$ZT$的上下文中。
2010-10-07 cond-mat.mes-hall
A Comprehensive Review of Heat Transfer in Thermoelectric Materials and Devices
固态热电器件目前用于从热电偶传感器到卫星发电机，再到便携式空调和冰箱的各种应用。随着全世界对能源消耗和减少二氧化碳的需求不断增加，热电能转换作为废热收集以及可再生能源发电的潜在候选者受到了越来越多的关注。有效的热电能量转换关键取决于热电材料和器件的性能。在这篇综述中，我们讨论了热电材料和器件中的热传递，特别是声子工程，以降低热电材料的晶格热导率，这需要对纳米级热传导物理有基本的了解。
2014-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nano-photocurrent mapping of local electronic structure in twisted bilayer graphene
我们报告了一个相结合的纳米光电流和红外纳米显微镜研究的扭曲双层石墨烯（TBG），使访问本地电子现象的长度尺度短至20 nm。我们发现，光电流的变化标志在载流子密度跟踪本地超晶格态密度的TBG。我们使用这个属性来识别不同的局部扭转角的局部光电效应域。与光电流研究一致，红外纳米成像实验揭示了由扭曲角相关的带间跃迁主导的光学电导率特征。我们的研究结果提供了一个快速和强大的方法来映射TBG的电子结构，并建议类似的方法可以广泛应用于探测其他范德华异质结构中的莫尔超晶格的电子不均匀性。
2020-06-12 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric efficiency of nanoscale devices in the linear regime
我们研究量子输运通过两端纳米器件在不同的温度和化学势下与两个粒子库接触。本文讨论了线性区稳态条件下控制电荷电流、热流和能量转化效率的一般表达式。随着重点在参数域中的电子系统作为一个发电机，我们阐述了可行的表达式的最佳效率和纳米器件的热电参数。一般概念是在洛伦兹共振和反共振的典型情况下工作的，包括法诺传输函数：治疗是完全解析的，在三伽马函数和伯努利数。从这里报道的一般曲线描述通过上述模型传输函数的传输，最佳效率和热功率的有用的指导方针，可以推断出工程纳米级设备的能源地区，他们表现出类似的传输功能。
2017-08-03 cond-mat.mes-hall
Enhancing Thermoelectric Performance Using Nonlinear Transport Effects
我们研究了非弹性和弹性热电发电机的最大效率和功率的非线性输运效应。前者是指双量子点中的声子辅助跳跃，后者是指单量子点中的弹性隧穿。我们发现，非线性热电输运可以导致这两种类型的设备的效率和功率的提高。对各种量子点能量、温度和寄生热传导的全面调查表明，非弹性器件的非线性输运诱导的最大效率和功率的改善总体上比弹性器件显著得多，即使对于小至$T_h=1.2T_c$的温度偏差（$T_h$和$T_c$分别是热储层和冷储层的温度）也是如此。基本机制被揭示为由于这样一个事实，即不同于费米分布，玻色分布是不受约束的温度偏置增加时。吸收声子的大通量密度导致电流、输出功率和能量效率的极大增强，主导寄生热流的同时增加。我们的研究表明，非线性输运效应可以是一个有用的工具，提高热电性能。
2017-06-20 cond-mat.mes-hall
Review on thermoelectric properties of transition metal dichalcogenides
本文综述TMDs热电性能的实验研究，梳理成分、掺杂、非化学计量比和样品形态等优化组合，并模拟全TMD器件用于微米级制冷或发电的性能。
2025-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superior thermoelectric performance via "anti-reflection" enabled double-barrier structures
我们从理论上证明使用原子非平衡格林函数形式主义，包括自洽充电，设计一个优越的热电发电机的基础上的“抗反射”涂层双势垒共振隧穿二极管。与典型的双势垒器件不同，我们表明，使抗反射设计有利于在其透射光谱中的“矩形波”型特征，这显着提高了热电性能。它表明，该设备的最佳工作制度提供了一个最大的功率范围内的$0.7$到$0.9 MW/m^{2}$的效率范围从$46$到$54\%$的卡诺效率。在弹道操作制度中的电荷和热传输的物理学帮助我们获得更多的见解，大量的横向载流模式如何提高输出功率，同时如何减少高能量寄生电流的影响，帮助提高效率。最后，与传统的双势垒热电的标准性能参数，这清楚地揭示了性能的好处，使抗反射涂层的比较研究。
2017-06-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
A Brief Perspective on Piezotronic and Thermoelectric Coupling: Flexible Platforms for Synergistic Energy Scavenging and Peltier-Caloric Effects
Wake Forest University（维克森林大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文探讨柔性压电与热电材料通过正交能量收集模态的热力学耦合实现协同能量收集，构建混合T/PEGs器件，其发电特性非加性，耦合热机模型揭示协同起源，还发现动力学珀尔帖-热效应等组合特性。
2025-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cooperative Spin Caloritronic Devices
本文提出了一种热电器件的概念--协同自旋热电子器件（CSCD），其中两个或多个能量通道（如自旋、电荷和热流）之间的协同作用可以显著提高自旋热电子器件的能量效率。我们推导出了CSCD的品质因数和最大效率的解析形式，由于合作效应。在具有多重耦合效应的自旋热电子系统中，协同效应显著提高了系统的品质因数和最大效率。几个例子的CSCD，包括电流和热电流诱导DW运动，自旋热电发电机和自旋热电冷却/加热，研究说明合作效应的有用性。我们比较了CSCD的效率与最近提出的几个自旋热电子器件。我们的方案为寻找未来自旋热电子器件的高性能材料和结构提供了一条新的途径。
2016-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
