A topological transition-induced giant transverse thermoelectric effect in polycrystalline Dirac semimetal Mg3Bi2
为了实现热电能量转换，拓扑材料中大的横向热电效应是至关重要的。然而，拓扑电子结构与横向热电效应之间的一般关系仍然不清楚，限制了新型横向热电材料的合理设计。本文中，我们在多晶Mn掺杂Mg 3 +δ Bi 2材料中发现了拓扑跃迁诱导的巨横向热电效应，该材料具有相当大的横向热电势（617 uV/K）、功率因数（20393 uWm-1 K-2）、磁电阻（16600%）和电子迁移率（35280 cm 2 V-1 S-1）。高性能是由Mn掺杂的存在下，诱导从拓扑绝缘体到狄拉克半金属的转变的化学压力和无序效应的调制触发的。本文所描述的高性能多晶Mn掺杂Mg 3 +δ Bi 2通过拓扑相变增强横向热电效应，为横向热电材料的设计开辟了一条新的途径。
2022-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Logarithmic Criticality in Transverse Thermoelectric Conductivity of the Ferromagnetic Topological Semimetal CoMnSb
我们报告的结果，我们的磁性，运输和热电性质的铁磁金属CoMnSb的实验研究。实验上发现了相当大的反常霍尔电导率$σ_{yx}$和横向热电电导率$α_{yx}$，其大小与密度泛函理论估计的值相当。我们的实验进一步揭示了CoMnSb在$α_{yx}(T)$中表现出$-T\ln T$临界行为，在10 K到400 K之间的十年温度范围内偏离费米液体行为$α_{yx}\sim T$，类似于铁磁Weyl和铁磁线半金属。我们对CoMnSb的理论计算也预言了当费米能位于动量空间的Weyl节点附近时的$-T\ln T$行为。
2021-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of semimetals
在过去的几十年里，重掺杂杂质半导体是热电应用中研究最多的一类材料。它们具有比金属高2-3个数量级的塞贝克系数值，使得它们对于热电应用具有吸引力。半金属通常由于缺乏能带隙而表现出较小的塞贝克系数值。然而，当它们的电子和空穴有效质量存在大的不对称性时，半金属可以具有大的塞贝克系数值。本文利用第一性原理计算研究了一类18种半金属的能带结构，并在常数弛豫时间近似下利用线性化的Boltzmann方程计算了它们的Seebeck系数。我们的结论是，尽管没有带隙，一些半金属是良好的热电性与塞贝克系数值达到高达200 $μ$ V/K。我们分析了经常用来描述材料的热电性能的指标，并表明，有效质量比是一个关键参数，导致高塞贝克系数值的半金属。
2019-05-20 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Weyl and Dirac Semimetals for Thermoelectric Applications
本章综述Weyl和Dirac半金属的拓扑能带结构、Berry曲率增强热电输运的机制，并总结单晶制备、性能调控及ZT优化策略。
2025-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Band-selective Plasmonic Polaron in Thermoelectric Semimetal Ta$_2$PdSe$_6$ with ultra-high power factor
Okayama University（冈山大学）；Nagoya University（名古屋大学）
通过ARPES研究发现Ta$_2$PdSe$_6$中存在选择性等离子体极子，揭示了其半金属中高塞贝克系数的机制，为热电材料研究提供了新平台。
2025-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Quantized Thermoelectric Hall Effect Induces Giant Power Factor in a Topological Semimetal
热电学通过从废热直接发电而具有前景。然而，由于低温下电子熵的消失，（亚）室温热电一直是一个长期存在的挑战。拓扑材料为能量收集应用提供了新的途径。最近的理论预测，拓扑半金属在量子极限可以导致一个大的，非饱和的热电势和量子化的热电霍尔电导率接近普适值。在这里，我们实验证明了非饱和热电势和量子化热电霍尔效应的拓扑外尔半金属（WSM）的磷化钽（TaP）。在~ 40 K时观察到了纵向热电势Sxx= 1.1 × 10^3 μ V/K和巨大的功率因数~525 μ W/cm/K^2，这主要归因于量子化的热电霍尔效应。我们的工作突出了独特的量子化热电霍尔效应实现WSM对低温能量收集应用。
2020-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Thermoelectric Properties of Dirac Semimetal Cd3As2
我们报道了拓扑半金属Cd 3As 2的温度和掺杂依赖的热电行为的调查。用玻尔兹曼输运理论计算了样品的电导率、热导率、塞贝克系数和品质因数。计算的原始Cd 3As 2的热电性能与实验结果相匹配。电子或空穴掺杂，特别是后者，被发现大大改善材料的热电性能。在T=700 K，n= 1 × 1020 cm-3时，电子掺杂的Cd 3As 2的最佳ZT值约为0.5，远大于原始Cd 3As 2的最大实验值（~0.15）。对于p型Cd_3As_2，Seebeck系数随温度变化的最大值随空穴掺杂浓度的增加而明显增大，其位置较n型Cd_3As_2明显向低温区移动，导致在500 K（p= 1 × 1020 cm-3）的低温下在p型Cd_3As_2中获得约0.5的最佳性能ZT。
2016-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Extraordinary Thermoelectric Properties of Topological Surface States in Quantum-Confined Cd3As2 Thin Films
该研究通过分子束外延生长Cd3As2薄膜，发现低温下薄层中塞贝克效应增强和异常能斯特效应，归因于拓扑表面态，为低温热电性能提升提供新途径。
2023-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties in semimetals with inelastic electron-hole scattering
基于线性化玻尔兹曼方程的变分法，给出了半金属热电效应的系统理论结果。非弹性电子-空穴散射在半金属的非常规输运中起着重要作用，包括电阻率的宽$T^2$温度依赖性和对Wiedemann-Franz定律的强烈违反。通过更精确地处理非弹性电子-空穴散射超过弛豫时间近似，我们表明，塞贝克系数补偿时取决于库仑相互作用的屏蔽长度以及洛伦兹比（由于电子除以温度的热导率与电导率之比）。结果发现，偏离补偿条件显着增加塞贝克系数，随着洛伦兹比的关键supersion。结果表明，当声子对热导率的贡献被抑制时，存在电子-空穴散射的未补偿半金属具有较高的热电效率。
2023-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Leveraging Electron-Phonon Interaction to Enhance Thermoelectric Power Factor in Graphene-Like Semimetals
电子-声子相互作用（EPI）可能对半导体的热电性能有害，因为它限制了载流子的迁移率。在这里，我们表明，增强的EPI具有很强的能量依赖性提供了一个内在的途径显着增加的塞贝克系数和热电功率因数，特别是在二维（2D）石墨烯类狄拉克带的背景下。该增加通过经由电子/空穴载流子的优先散射实现电子能量过滤来实现。我们证明了这一概念，通过实施国家的最先进的第一性原理计算方法，明确治疗EPI的二维无隙MOS $_{2}$同素异形体，它既有无质量狄拉克带和重费米子状态，作为过滤器。我们确定的最佳位置的重态，因此发病的过滤过程是在狄拉克点。我们的研究开辟了一条新的途径，通过在石墨烯类半金属中设计EPI或识别本质上具有特征电子结构的新化合物来获得功率因数。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Effective Tight-Binding Model of Compensated Ferrimagnetic Weyl Semimetal with Spontaneous Orbital Magnetization
本文提出了补偿型亚铁磁inverse-Heusler晶格Ti$_{2}$MnAl的有效紧束缚模型，计算了其能谱、Weyl点配置和反常Hall电导率，发现Weyl点处存在有限轨道磁化与消失的自旋磁化，且磁矩可由外磁场控制。
2023-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantized thermoelectric Hall plateau in the quantum limit of graphite as a nodal line semimetal
本研究通过在同一块单晶石墨上开展电与热电输运测量，观测到量子极限下热电霍尔电导率$\alpha_{xy}$的温度线性依赖平台，实验证实了节线半金属中量子化热电霍尔效应的理论预言。
2023-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unconventional thermoelectric transport in tilted Weyl semimetals
我们分析了在\emph{conformal}极限下倾斜对Weyl半金属横向热电系数的影响，零温度和零化学势。利用Kubo形式主义，我们发现一个非单调的行为的热电电导率作为一个函数的倾斜垂直于磁场，和一个线性行为时，倾斜对齐的磁场。当倾斜矢量在磁场的方向上有投影时，在反转对称的Weyl材料中产生“轴向能斯特”电流（垂直于磁场和温度梯度反向传播的手征电流）。这种分析将有助于在最近发现的拓扑量子材料的热电输运实验的设计和解释。
2023-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Zero-field Nernst effect in a ferromagnetic kagome-lattice Weyl-semimetal Co3Sn2S2
磁性拓扑半金属的发现引起了拓扑学和热电学领域的极大关注。在基于能斯特几何的热电装置中，需要外部磁体作为整体部分。我们报道了一种新发现的硬铁磁kagome晶格Weyl半金属Co 3Sn 2S 2的零场能斯特效应。这种磁性外尔半金属在80 K零磁场下的能斯特热电势最大为3微伏/K。我们的研究结果表明，拓扑硬磁半金属应用于低功率热电器件的能斯特效应的基础上的可能性，因此是有价值的，在这类材料的输运性质的全面理解。
2020-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Transport in Weyl Semimetal BaMnSb2: a First-Principles Study
本研究通过含库仑排斥与自旋-轨道耦合的第一性原理计算，揭示BaMnSb2低热导率的声子机制及角极输运特性，并提出掺杂优化热电品质因数的方案。
2024-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Giant transverse and longitudinal magneto-thermoelectric effect in polycrystalline nodal-line semimetal Mg3Bi2
拓扑半金属由于其独特的、非平凡的费米面电子结构拓扑，为探索新的热电现象提供了新的机会。在这项研究中，我们报告的发现，巨大的横向和纵向磁热电（MTE）效应的Mg3 Bi 2，这是预测的II型半金属的自旋轨道耦合（SOC）的情况下，在没有。在13.5 K和6 Tesla下，最大横向功率因数为2182 μWm^{-1}K^{-2}。在15 K和13 Tesla下，纵向功率因数高达3043μWm^{-1}K^{-2}，比零强度磁场高20倍，也可与最先进的MTE材料相媲美。通过补偿镁的损失，在富镁的条件下转向载流子浓度，在这项工作中获得的样品显示出一个大的线性非饱和磁电阻的940%下的14特斯拉的字段。这是一个两个数量级的增加，相对于正常的镁缺乏Mg3 Bi 2样品。使用密度泛函计算，我们属性的基本机制，没有SOC和各向异性的费米面形状与SOC的父线电子结构，突出了高载流子迁移率和开放的电子轨道在时刻空间中的重要作用。我们的工作提供了一个新的途径，通过设计费米面与特殊的拓扑电子结构的新型量子材料的高效热电材料。
2022-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Transverse thermoelectric conversion in the mixed-dimensional semimetal WSi$_2$
本研究通过实验和第一性原理计算发现，WSi$_2$ 单晶的混合维度电子结构导致了轴依赖传导极性，其横向热电优值与反常 Nernst 材料相当，是横向热电转换的潜在候选材料。
2024-10-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Magnetic-field enhanced high-thermoelectric performance in topological Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$ crystal
热电材料可用于通过塞贝克效应将热量转换为电功率。研究了三维狄拉克半金属Cd $_3$ As $_2$晶体的磁热电优值。研究发现，虽然磁电阻率大大增加，但通过磁场可以同时实现功率因数的提高和热导率的降低。在7特斯拉的垂直磁场作用下，在350 K附近，ZT值从0.17提高到1.1，提高了6倍以上。磁场对ZT的极大增强是由于Cd $_3$ As $_2$中具有大的费米速度和大的电热导率的线性狄拉克带。我们的工作为大幅度提高量子拓扑材料的热电性能开辟了一条新的途径。
2018-02-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large Nernst Power Factor over a Broad Temperature Range in Polycrystalline Weyl Semimetal NbP
拓扑材料的发现为利用新材料进行热能-电能转换提供了新的机会，因为它们与热电材料具有许多共同的特性。本文报道了拓扑Weyl半金属NbP的磁热电性质和能斯特效应。我们发现，多晶，散装NbP显示出显着更大的能斯特热电势比其常规的热电势下磁场。结果，在9 T和136 K下实现了~ 35*10-4 Wm-1 K-2的最大能斯特功率因数，这是其常规功率因数的4倍，也与最先进的热电器件相当。此外，能斯特功率因数在宽的温度范围内保持相对大的值。这些结果表明，基于能斯特效应和横向输运的拓扑半金属可以实现热电性能的增强。
2020-03-26 cond-mat.mtrl-sci
p x n-Type Transverse Thermoelectrics in a Type-II Weyl Semimetal TaIrTe4
p × n型材料是指在一个方向上具有p型塞贝克系数而在正交方向上具有n型系数的材料。这种类型的材料允许横向热电响应，这对于能源应用是非常期望的。本文报道了在TaIrTe_4（一种Ⅱ型Weyl半金属）中观察到的p × n型行为，其面内热电势各向异性S $_{xx}$ -S $_{yy}$在200 K时达到最大值40 $μ$ V/K.很有趣我们发现在类似的化合物NbIrTe 4中不存在这种p × n型行为。这两种材料中p x n型行为的存在和不存在与密度泛函理论计算一致，其进一步预测通过电子掺杂，两种化合物中的热电势各向异性可以增强到130 $μ$ V/K。这种强的热电势各向异性源于p型和n型载流子的存在，每个载流子在一个方向上具有高迁移率。这些结果表明，虽然II型外尔半金属相并不保证存在的p × n型行为，其独特的能带结构提供了成分，工程师和优化这一现象。
2022-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Design Principles for Topological Thermoelectrics
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本文探讨拓扑材料的热电性能，特别是节点半金属，分析其拓扑特性如何提升热电效率，提出设计原则以优化热电材料性能。
2025-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Observation of room temperature intrinsic nonlinear thermoelectric effects in low-dimensional semimetals
Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尔尼克高级材料研究所）
研究低维半金属中室温本征非线性热电效应，利用梯度反转技术谐波检测，在$T_\mathrm{d}$-WTe$_2$和TaIrTe$_4$中实现，解析二阶热电张量分量，证明相关贡献支配响应，为探索高阶热到电荷电流转换提供平台。
2026-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Large transverse thermoelectric figure of merit in a Dirac semimetal
导电材料中的热电（TE）转换对于提供可再生能源和固态冷却具有突出的重要性。虽然传统上，塞贝克效应对TE品质因数zST起着关键作用，但它遇到了阻碍其转换效率的基本约束。最值得注意的是，电子和空穴的电荷补偿减少了这种效应，并且通过Wiedemann-Franz（WF）定律使相应的电导率和热导率相互交织，这使得它们在zST中的独立优化是不可能的。在这里，我们证明，在狄拉克半金属Cd 3As 2的能斯特效应，即，塞贝克效应的横向对应物，可以产生大的TE品质因数zNT。在室温下，zNT = 0.5在一个小领域的2 T;它显着超越其纵向对应zST的任何领域，并进一步增加变暖。一个大的能斯特效应一般预期在拓扑半金属，受益于双极传输的补偿电子和空穴和他们的高迁移率。在这种情况下，热量和电荷传输是正交的，即，不再受WF法律的约束更重要的是，通过将费米能级调谐到狄拉克节点来进一步优化zNT，这不仅是由于增强的双极输运，而且还由于显著的Berry曲率引起的异常能斯特效应。前者的拓扑平凡和后者的非平凡的优势相结合，有望开辟一条新的途径，高效的横向热电。
2019-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Giant Peltier Conductivity in an Uncompensated Semimetal Ta2PdSe6
通过输运测量和密度泛函计算研究了Ta_2PdSe_6单晶的热电性质。我们发现了一个巨大的珀耳帖电导率为100 Acm-1 K-1在10 K，并成功地解释了它通过传统的半导体理论。我们的结论是，一个未补偿的半金属，高流动性，和沉重的有效质量是负责巨大的珀耳帖电导率。我们的发现在热电领域开辟了一个新的领域，以探索更好的半金属的一个新的可能的应用，如电流发电机的超导磁体。
2021-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast photothermoelectric effect in Dirac semimetallic Cd3As2 revealed by terahertz emission
拓扑半金属材料是一种性能优良的热电材料，热电性是其重要的潜在应用之一，因此拓扑半金属材料的热电效应引起了人们极大的兴趣。本文通过研究Dirac半金属Cd_3As_2的瞬态光电流产生的太赫兹辐射，揭示了Dirac半金属Cd_3As_2的瞬态光电热响应，即光塞贝克效应和光能斯特效应。我们的激发偏振和功率依赖性证实了所观察到的太赫兹辐射是由于光电效应，而不是其他非线性光学效应。此外，当施加弱磁场（~0.4 T）时，响应清楚地表明与光塞贝克效应相比，瞬态光热电电流产生的数量级增强。这种增强支持的光能斯特电流产生在Cd 3As 2的双极运输性质。这些结果突出了基于能斯特效应的拓扑狄拉克半金属可以实现热电性能的增强，并且我们的瞬态研究为适用于非平衡态问题的高场环境的热电器件铺平了道路。由于高效的光电转换，大的THz发射通过光整流和光致伸缩效应与传统的半导体相媲美。
2022-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhancement of the Thermoelectric Figure of Merit in the Dirac Semimetal Cd$_{3}$As$_{2}$ by Band-Structure and -Filling Control
本研究通过将拓扑狄拉克半金属Cd₃As₂与平庸半导体Zn₃As₂合金化，实现Cd₃₋ₓZnₓAs₂的能带填充和拓扑精细调控，使高温下x=0.6和1.2处热电优值超0.5，揭示了功率因子提升和热导率抑制的作用机制。
2024-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Large Transverse Thermoelectric Effect in Weyl Semimetal TaIrTe$_4$ Engineered for Photodetection
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；The Charles Stark Draper Laboratory, Inc.（查尔斯·斯塔克·德雷珀实验室有限公司）；Tecnológico de Monterrey（蒙特雷科技大学）
研究通过工程化TaIrTe₄的晶体边缘与电极的取向以及热环境，揭示了可见或远红外远场照明下异常光电流的来源是大横向热电效应，并展示了通过基板工程局部增强光电流的方法，为宽波段光电检测方案提供了新框架。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Semi-metals as potential thermoelectric materials: case of HgTe
最好的热电材料被认为是重杂质半导体。带隙的存在被认为是必不可少的，以实现大的热电功率因数和品质因数。在这项工作中，我们研究碲化汞作为一个例子半金属具有竞争力的热电性能。我们采用从头计算与混合交换相关泛函精确地描述电子能带结构结合玻尔兹曼输运理论来研究电子输运性质。我们表明，本征碲化汞，其电子和空穴的质量有很大的差距，半金属，具有较高的热电功率因数，是最知名的热电材料相媲美。我们还使用第一性原理计算计算晶格热导率，并评估整体品质因数。最后，我们制备了半金属碲化汞样品，并表征了它们的输运性质。结果表明，理论计算与实验数据吻合较好
2018-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Valley-dependent electron-phonon scattering in thermoelectric semimetal Ta$_2$PdSe$_6$
The University of Osaka（大阪大学）；Tohoku University（东北大学）；Nagoya University（名古屋大学）
研究揭示Ta$_2$PdSe$_6$中电子-声子散射的谷依赖性，发现谷间散射导致费米能级附近电子自能虚部突变，而空穴口袋载流子自能虚部变化较缓。
2026-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Refining the Two-Band Model for Highly Compensated Semimetals Using Thermoelectric Coefficients
本研究通过分析高补偿半金属 NbSb$_2$ 的热电系数磁场依赖性，提出了一种利用载流子密度关系精修双能带模型的方法，并推导出热电霍尔角以预测补偿程度，为热电器件设计提供了关键见解。
2025-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermoelectric response across the semiconductor-semimetal transition in black phosphorus
本研究通过压力调控黑磷实现半导体到半金属的转变，追踪塞贝克系数演化，利用珀尔帖电导率揭示本征热电响应，阐明载流子散射对塞贝克系数的关键作用。
2023-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced thermoelectric performance by van Hove singularities in the density of states of type-II nodal-line semimetals
以“无自旋Mg $_3$ Bi $_2$“为人工材料，采用半解析和第一性原理相结合的方法，研究了拓扑II型单线半金属（NLS）的独特态密度对其热电输运性质的影响.在这样的II型NLS中的DOS在节线的能量附近具有两个范霍夫奇点，这导致与正常金属相比大的$S$值。结合在节线处的线性带（其给出高电导率$σ$），II型NLS可以在节线处呈现相对高的TE功率因数（$\text{PF}=S^2σ$）。特别是，我们发现$\text{PF} \sim 60$ $μ$ W/cmK $^2$在300 K的n型镁$_3$ Bi $_2$通过考虑电子-声子散射，其中的弛豫时间$τ$的载流子可以表示为$τ\propto\text{DOS}^{-1}$的类型II NLS。此外，我们优化参数的TE功率因数的第二类NLS一般采用两个带模型与DOS依赖的弛豫时间近似。我们的研究结果表明，第二类NLS作为一个潜在的高性能TE材料的金属和半金属，这是传统上被认为是不好的TE材料相比，半导体。
2022-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of Topological Weyl Semimetal Cu$_2$ZnGeTe$_4$
University of Warwick（华威大学）；Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research (JNCASR)（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心）；National Sun Yat-sen University（国立中山大学）；S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）；Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本文结合第一性原理计算与输运测量，研究Cu₂ZnGeTe₄的热电性质，发现其为窄带隙半导体，晶格膨胀或Ge位Sn取代可使其转变为外尔半金属相，为拓扑量子材料的热电应用提供了新方向。
2026-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Low Temperature Thermoelectric Properties of Co- and Cr- doped CuAgSe
高迁移率声子玻璃半金属材料$CuAgSe$是一种很有潜力的低温热电材料。它具有相当强的热电性能以及极高的载流子迁移率，当材料在Cu位点掺杂Ni时，这两者都得到增强。然而，这些增强效果的确切机制尚不清楚。为了进一步研究化学取代对材料热电性能的影响，我们根据以下组成公式制备并对掺杂有Co和Cr的$CuAgSe$样品进行了各种测量：$Cu_{1-x}Co_{x}AgSe$ $(x=0.02, 0.05, 0.10)$和$Cu_{1-x}Cr_{x}AgSe$ $(x=0.02, 0.05)$。温度和磁场依赖的热导率，电阻率和塞贝克系数的测量将进行讨论。我们的研究结果揭示了一个显着的敏感性$CuAgSe$的热电性能的化学掺杂一般以及特定的敏感性，以特定的掺杂剂。这证明了$CuAgSe$的各种性质的可调谐性进一步证明了高迁移率声子玻璃-半金属是潜在的低温热电应用的强候选者的情况。
2016-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Experimental and computational approaches to study the high temperature thermoelectric properties of novel topological semimetal CoSi
本文采用实验和密度泛函理论相结合的方法研究了拓扑半金属CoSi在$300-800$ K温度范围内的热电性质。采用电弧熔炼法合成了CoSi，Rietveld精修法计算出晶格参数a = b = c = 4.445 μ m。Seebeck系数（S）的测量值在所研究的温度范围内显示出非单调行为，室温下的值为$\sim-$ 81 $μ$ V/K。$|S|$首先增加到560 K（$\sim-$ 93 $μ$ V/K），然后降低到800 K（$\sim-$ 84 $μ$ V/K），表明在整个温度范围内占主导地位的n型行为。电导率$σ$（热导率，$κ$）显示出单调递减（递增）行为，$\sim$ 5.2 $\times 10^{5}$（12.1 W/m-K）和$\sim$ 3.6 $\times 10^{5}$（14.2 W/m-K）$Ω^{-1}m^{-1}$的值分别在300 K和800 K下。$κ$表现出温度依赖性，如$κ\propto T^{0.16}$。基于DFT的玻尔兹曼输运理论被用来理解这些行为。多带电子和空穴袋似乎是主要负责决定温度依赖的传输行为。具体而言，在$|S|$的下降高于560 K和$σ$的斜率的变化约450 K是由于热产生的电荷载流子从空穴袋的贡献。计算了与温度相关的弛豫时间，其显示了$1/T^{0.35}$的温度依赖性。目前的研究表明，从DFT得到的电子能带结构提供了合理的…
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport and thermoelectric studies of antiperovskite semimetal: Mn3SnC
本研究针对反钙钛矿磁性节线半金属Mn₃SnC开展磁输运与热电特性研究，揭示了其磁转变附近的磁阻、热电信号异常及多带散射等关键物理行为。
2024-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of pressure on the transport properties and thermoelectric performance of Dirac semimetal ZrTe5
DDU Gorakhpur University（DDU戈拉克布尔大学）；K.G.K. (P.G.) College（K.G.K.（研究生）学院）；University of Allahabad（阿拉哈巴德大学）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；Institute for Solid State Physics, University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；Indian institute of technology (IIT)-BHU（印度理工学院贝拿勒斯印度教大学）
本文研究静水压力对CVT法和助熔剂法生长的ZrTe5单晶输运性质的影响，发现压力增大电阻率和热电势、加宽带隙并改变载流子行为，助熔剂法样品还出现单极到双极输运转变。
2025-04-23 cond-mat.mtrl-sci
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
Thermoelectric Properties of Type-I and Type-II Nodal Line Semimetals: A Comparative Study
该研究结合第一性原理与玻尔兹曼输运计算比较TiS和Mg₃Bi₂两类节点线半金属，发现调节费米速度比调节有效质量更能提升热电性能，且I型可反超II型。
2024-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pt-induced semimetallic transport and enhanced thermoelectric response in the half-Heusler alloy YNi_{0.5}Pt_{0.5}Bi
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Damanhour University（达曼胡尔大学）；Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；Tohoku University（东北大学）
本研究探究半赫斯勒合金YNi_{0.5}Pt_{0.5}Bi的输运与热电性质，发现Pt取代Ni可诱导其转变为半金属，提升塞贝克系数并降低热导率，为调控该类化合物性质提供了有效途径。
2026-10-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant anomalous Nernst effect in the magnetic Weyl semimetal Co3Sn2S2
在铁磁固体中，即使没有磁场，纵向温度梯度也能产生横向电压。反常霍尔效应（AHE）的热电对应物被称为反常能斯特效应（ANE）。预期与自发磁化成比例，这两种效应的出现是因为费米能处的贝里曲率。本文报道了在新发现的磁性Weyl半金属Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$晶体中观察到的巨大ANE。霍尔电阻率和能斯特信号都在阈值场处表现出急剧的跳跃，并在铁磁转变温度以下表现出明显的滞后回线。ANE信号峰值的最大值约为5 miuV/K，这与在任何磁性材料中看到的最大值相当。此外，反常的横向热电电导率在70 K时变得大到约10 A/K·m，这是已知半金属中最大的。观察到的ANE信号比根据磁化强度预期的大得多。
2018-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Doping as a tuning mechanism for magneto-thermoelectric effects to improve zT in polycrystalline NbP
外尔半金属结合了拓扑和半金属效应，使它们成为有趣和有效的热电输运性质的候选者。在这里，我们提出了多晶NbP的实验结果，证明了同时存在的一个大的能斯特效应和一个大的磁塞贝克效应，这是通常不会在同一温度下观察到的单一材料。我们比较运输结果从两个多晶样品的NbP与以前发表的工作，观察的最大能斯特和磁塞贝克热电势发生的温度的变化，同时仍然保持类似的幅度的热电势。理论模型表明，掺杂如何强烈改变塞贝克和能斯特磁热势的温度依赖性的化学势的变化，和相应的计算提供了一致的解释我们的结果。因此，我们提供掺杂作为调谐机制，用于将磁热电效应转移到适合于器件应用的温度，从而在期望的工作温度下提高zT。此外，同时存在一个大的能斯特和磁塞贝克热电是不常见的，并提供了独特的设备优势，如果热功率添加使用。在这里，我们还提出了一种独特的热电装置，它将共同利用大能斯特和磁塞贝克热功率，大大提高传统热电装置的输出和zT。
2022-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and thermoelectric properties of Fe2VAl: The role of defects and disorder
利用第一性原理计算，我们证明了Fe_2VAl是一种间接带隙半导体。我们的计算表明，它的，有时分配，半金属字符是不是一个内在的属性，但源于反位缺陷和网站的障碍，引入本地化的ingap和共振态改变电子性质接近带隙。这些状态对热电势S和功率因数PF=S^2σ有负面影响，降低了本征Fe_2VAl的良好热电性能。
2011-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Berry Curvature-Enhanced Anomalous Photo-Nernst Effect in Magnetic Weyl Semimetal
本文在磁性外尔半金属 Co3Sn2S2 中观测到零磁场下由光激发驱动的反常光能斯特效应，并发现中红外区域贝里曲率拓扑贡献导致的反常能斯特系数增强。
2025-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large antiferromagnetic fluctuation enhancement of the thermopower at a critical doping in magnetic semimetal Cr1+dTe2
Cr 1 + dTe 2是一种自插层过渡金属二硫属化物，在其半金属能带结构中具有可调的电子填充和磁性。最近的角分辨光电子能谱（ARPES）的研究揭示了一个系统的移动，在这种半金属能带结构相对于化学势增加铬掺杂。本报告提出了温度和磁场依赖性的纵向热电势Sxx为不同的Cr 1 + dTe 2组合物。我们发现，随着掺杂的增加，Sxx的符号从正到负的变化在d ~ 0.5的临界掺杂水平。这种观察到的掺杂依赖的趋势，在热电势是一致的半金属能带结构从ARPES的演变。重要的是，在d~0.5附近也观察到热电响应的异常增强。结合磁测量和ARPES测量的信息，揭示了磁性半金属Cr 1 + dTe 2中存在掺杂水平dc（~0.5）的临界性质，其中反铁磁涨落和近费米能赝能隙的形成在增强热电能量转换中起着潜在的重要作用。
2022-09-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetothermopower of nodal line semimetals
该研究针对节线半金属的磁热电势展开，计算了其任意温场下的塞贝克和能斯特系数，发现强磁场下会产生与磁场线性相关且低温下不随温度变化的大热电势，为高效低温热电材料研发提供新方向。
2024-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large enhancement of thermopower at low magnetic field in compensated semimetals
具有低电子密度的导体的热电性质可以通过施加磁场而显著改变。例如，最近的工作表明，狄拉克/外尔半金属与一个口袋的载体可以表现出很大的增强热电势时，受到足够大的领域，该系统达到极端的量子极限，其中只有一个朗道能级被占用。在这里，我们研究补偿半金属的磁热电性能，其中口袋的电子和空穴型载流子共存于费米能级。我们表明，当补偿接近完成时，这样的系统表现出巨大的增强热电势开始在一个小得多的磁场，使$ω_cτ> 1$，和严格的条件与极端的量子极限是不必要的。我们讨论了我们的结果，在最近的测量补偿外尔半金属磷化钽，其中观察到一个巨大的磁热电效应。我们还计算了补偿半金属的能斯特系数，并表明它具有最大值与增加磁场，这是远远大于在单带的情况下。在无耗散的限制，霍尔角是大的，热电响应可以描述在量子霍尔边缘状态，我们使用这种描述推广到多频带的情况下以前的结果。
2021-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-Seebeck coefficient of Fermi-liquid in three-dimensional Dirac/Weyl semimetal
研究了三维Dirac/Weyl半金属中的无耗散磁Seebeck效应。霍尔电阻率$ρ_{yx}$和热电霍尔系数$α_{xy}$在量子极限处呈现平台，其中电子仅占据零朗道能级。在该条件下，塞贝克系数$S_{xx}\approx ρ_{yx}α_{xy} $的量子振荡被抑制，无质量的费米子被转换为费米液体系统。我们证明了量子极限下的塞贝克系数可以用费米波长和热德布罗意波长的谐波和来表示。
2022-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Investigation of the electronic and thermoelectric properties of Fe2 ScX (X = P, As and Sb) full Heusler alloys by using first principles calculations
本文报道了三种新的具有良好热电性能并有望在实验室合成的全Heusler合金。它们是Fe 2 ScP、Fe 2 ScAs和Fe 2 ScSb化合物。前两种化合物为间接带隙半导体，后一种化合物为半金属基态。Fe_2ScP和Fe_2ScAs的带隙分别为0.3和0.09eV。这些化合物显示出沿Γ -X方向存在平坦的导带，这表明了大的类电子有效质量，并且有望使化合物具有非常好的热电行为。在200 K时，Fe_2ScP、Fe_2ScAs和Fe_2ScSb化合物的Seebeck系数分别为-770、-386和-192 UNFV/K。在这些材料中的n型掺杂预期的最大功率因数（PF）。重掺杂的Fe 2ScP和Fe 2ScAs在宽的温度范围内具有PF>60，这与Bi 2 Te 3的PF相当，Bi 2 Te 3是众所周知的并且是商业上使用的最好的热电材料之一。目前的工作表明，这些材料在很宽的温度范围内可能的热电适用性。
2014-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Berry curvature generation detected by Nernst responses in ferroelectric Weyl semimetal
寻求具有高相位可调性的半金属材料仍然是一个严峻的挑战。作为对称性破缺的控制参数，铁电有序度可以控制外尔半金属相的开/关，费米能级附近的能带结构的调整，外尔节点的动量分离的扩大/缩小，从而产生Berry曲率作为出射磁场.在这里，我们报告的铁电体的实现基于铟掺杂的Pb 1 xSnxTe合金的铁电体的反对称性以及镜像对称性被打破，通过调整铟掺杂水平和Sn/Pb比的铁电性的强度可调。横向热电效应，即，利用能斯特效应作为Berry曲率敏感的实验探针，研究了在磁场作用下外尔节点的重新分布对Berry曲率的影响。结果表明，这种无磁性的外尔半金属材料具有高度可调的铁电有序性，为在超导体系中操纵外尔费米子提供了一个理想的平台。
2021-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Strong anomalous Nernst effect in collinear magnetic Weyl semimetals without net magnetic moments
我们预言了在净磁矩为零的反Heusler补偿亚铁磁体Ti $_2$ Mn $X$（$X$ =Al，Ga，In）中存在大的反常能斯特效应.虽然净磁矩为零，在这些系统中的外尔点导致一个大的异常能斯特电导率（ANC）由于缺乏一个磁性的子晶格，反转的贝瑞曲率的符号。与非共线反铁磁体Mn $_3$ Sn和Mn $_3$ Ge相比，高ANC几乎完全源于这类化合物中的Weyl点，因此，它是拓扑保护的。本文首次在共线系统中发现了净磁矩为零的大ANC，这对全面理解零磁矩磁性材料的热电效应及其应用具有重要意义。
2020-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric prospects of nanomaterials with spin-orbit surface bands
传统热电材料如Bi、Bi（1-x）Sb（x）和Bi（2）Te（3）的纳米结构复合材料和纳米线阵列具有金属Rashba表面自旋轨道带，其特征在于高迁移率，可与已经提出的拓扑绝缘体行为相媲美。近纯表面电子输运已被观察到在低温下在Bi纳米线的直径约为临界直径，50 nm，半金属到半导体的过渡。表面对热电势有很大贡献，实际上在这些纳米线中温度T < 100 K时占主导地位。表面热电势为-1 T微伏/（K^2），这个值与理论相符。我们表明，表面电子输运与边界声子散射导致增强的热电性能在低温下的Bi纳米线阵列。我们与体n-BiSb合金，优化CsBi（4）Te（6）和优化Bi（2）Te（3）进行了比较。在其他传统热电材料中，可以预期表面主导的电子输运。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermo-magneto-electric transport through a torsion dislocation in a type I Weyl Semimetal
我们研究了电子和热电输运在I型Weyl半金属纳米结，扭转位错缺陷，在外部磁场平行于位错轴的存在下。缺陷是在一个圆柱形的几何形状，作为一个组合的规范场占扭转应变，和晶格失配效应的δ势垒。在Landauer理论中，我们发现由于应变和磁场的共同作用，电流呈现手征谷极化，电导呈现Landau能级的特征。我们还计算了热输运系数，其中一个高的热电势和一个大的品质因数预测的交界处。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crystal growth and quantum oscillations in the topological chiral semimetal CoSi
我们调查的电输运性质的单晶，拓扑手性半金属CoSi，这是通过不同的方法生长。在碲溶液中生长出高质量的CoSi单晶。样品的高载流子迁移率使我们能够首次观察到其热电信号中的量子振荡（QO）。我们的QO分析揭示了两个球形费米表面周围的布里渊区角的R点。这些电子轨道的提取的Berry相位与DFT计算中报道的-2手征电荷一致。详细的QO分析表明，在费米能级附近，自旋-轨道耦合引起的带裂小于2 meV，比DFT计算结果小一个数量级.我们还报道了中温CoSi中声子拖曳引起的大能斯特效应。
2019-04-01 cond-mat.mtrl-sci
