Magneto-thermoelectric figure of merit of Co/Cu multilayers
巨磁电阻多层膜的磁化结构的转换不仅改变了其电导率和热导率，而且也改变了其热电势。研究了Co/Cu多层膜器件在横向热梯度下的磁输运和磁热电性质。我们推导出的塞贝克系数，热电优值，和热电功率因数的值。Seebeck系数在室温下达到高达-18微伏/K的值，并且在自旋反转时显示高达28.6%的磁场依赖性。结合相同的Co/Cu堆叠的热导率数据，我们发现高达65%的热电优值的自旋依赖性。此外，自旋的功率因数的依赖性高达110%的推导。
2013-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Effect of surface micro- and nanolayers of composite particles on thermoelectric figure of merit (phenomenological approach)
提出了自洽场论的非对称变体，为复合颗粒表面层的热导率对有效热电优值的影响的理论研究奠定了基础。它示出，在某些情况下，热电品质因数可以基本上提高由于壳的存在。
2011-08-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Strain induced large enhancement of thermoelectric figure-of-merit ($ZT\sim 2$) in transition metal dichalcogenide monolayers ZrX$_2$ (X= S, Se, Te)
二维IV族过渡金属二硫属化物具有令人鼓舞的热电应用，因为它们的电子和晶格性质可以用应变来操纵。本文采用第一性原理方法研究了ZrX $_2$（X = S、Se、Te）的热电参数，如电导率、Seebeck系数、电驰豫时间以及模式对晶格热导率的贡献。我们的计算表明，由于拉伸应变，功率因数增加，同时降低晶格热导率，从而提高热电优值。拉伸应变使带隙变宽，这对应于更高的功率因数。晶格热导率由于面外声子模的硬化而降低，从而降低非谐散射寿命并增加热电优值。
2020-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Universal Behavior of the Thermoelectric Figure of Merit, zT, vs. Quality Factor
为了提高热电材料的性能，必须改善其优值中的电学参数。在本文中，我们使用完整的，数值能带结构和解决波尔兹曼方程的弛豫时间近似使用能量依赖的散射时间通知第一原理模拟。通过改变电子-声子耦合的强度或晶格热导率，我们计算了热电优值zT与广义热电品质因数的关系。十几种不同的复杂的电子结构进行检查。令人惊讶的是，我们发现，在一个给定的品质因数，没有提供一个更好的品质因数比一个简单的，抛物线带和声学变形势散射的材料。这一意外的发现的定性参数。这种明显的普遍行为表明，即使对于复杂的电子能带结构，热电优值仅取决于电导率与热导率的比值;塞贝克系数和洛伦兹数不需要考虑。这一观察结果应该简化了对有前途的新材料的研究，但如果可以确定这种行为的例外情况，将开辟提高热电材料性能的新途径。
2018-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Universal curve of optimum thermoelectric figures of merit for bulk and low-dimensional semiconductors
基于单带模型推导了热电优值和功率因数的解析公式。我们发现，尽管半导体的最佳品质因数和最佳功率因数通常由不同的化学势值给出，但两者之间存在着直接的关系。通过引入由最佳功率因数和晶格热导率（不含电子热导率）组成的无量纲参数，可以将体半导体和低维半导体的最佳品质因数统一为一条涵盖大量不同维度材料的通用曲线。
2018-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric figure of merit of bulk nanostructured composites with distributed parameters
我们考虑复合结构的有效性能，包括大块材料macrocrystallits之间的纳米接触。这种纳米结构的复合材料的模型开发。在平均场近似下，我们计算了热电势、热传导率和电导率、热电优值的有效值。
2011-10-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Giant thermoelectric figure of merit in multivalley high-complexity-factor LaSO
我们报告了一个巨大的热电优值$ZT$（在1100 K高达6）在$n$掺杂的氧硫酸镧LaSO。热电系数计算从头算带内的布洛赫-玻尔兹曼理论在能量，化学势和温度依赖的弛豫时间近似。晶格热导率估计从一个模型，采用从头算声子和Grüneisen参数谱。大的$ZT$的主要来源是与大的频带复杂度因子相关的显著功率因子。我们还提出了一个可能的$n$型掺杂剂的从头计算的基础上的材料。
2021-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Search for Thermoelectrics with High Figure of Merit in half-Heusler compounds with multinary substitution
为了提高TiCoSb的热电性能，我们在Ti位用Zr和Hf等量取代50%的Ti，在Sb位用Sn和Se等量取代Sb。采用全势线性缀加平面波方法研究了Ti 0. 5 Zr 0. 25 Hf 0. 25 CoSn 0. 5Se 0. 5的电子结构，并基于半经典Boltzmann输运理论计算了其热电输运性质.能带结构计算表明，Ti_（0.5）Zr_（0.25）Hf_（0.25）CoSn_（0.5）Se_（0.5）具有半导体性质，间接带隙为0.98 eV，符合半Heusler化合物中18价电子含量带来半导体性的经验规律，表明如果半Heusler化合物完全满足18 VEC规则，则可以在多元相中具有半导体行为，并且这种开放-提高了在半赫斯勒化合物中设计高品质因数热电器件的可能性。结果表明，在700 K左右的高温下，Ti0.5Zr0.25Hf0.25CoSn0.5Se0.5具有较高的热电优值ZT = 1.05，高于TiCoSb的热电优值ZT = 0.95，表明从三元相体系到多元相体系可以提高高温下的热电优值。
2017-10-03 cond-mat.mtrl-sci
High thermoelectric figure of merit in p-type Half-Heuslers by intrinsic phase separation
半赫斯勒材料的热电性能的改善已经通过增加声子散射并降低晶格热导率的微米级相分离来实现。利用高分辨同步辐射粉末X射线衍射和元素映射电子显微镜对p型Half-Heusler化合物Ti（1-x）Hf（x）CoSb 0.85Sn 0.15进行了详细的研究，证实了该系统的优异热电性能。本征相分离和调整的载流子浓度，通过Sn替代的组合用于实现一个记录热电优值的p型半赫斯勒化合物的ZT约1.15在710 C在Ti 0.25 Hf0.75 CoSb 0.85 Sn 0.15。相分离方法可以形成纳米结构化处理时间、能量消耗和增加热电效率的重要替代方案。
2015-02-11 cond-mat.mtrl-sci
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
Intrinsically high thermoelectric figure of merit of half-Heusler ZrRuTe
采用密度泛函理论（DFT）和玻尔兹曼输运理论研究了ZrRuTe基Half-Heusler化合物的电子结构和热电性质。通过对考虑电子-声子相互作用的电子弛豫时间$τ$和考虑声子-声子相互作用的晶格热导率$κ_l$的严格计算，我们发现ZrRuTe是一种本征良好的热电材料。在800 K时，它具有高功率因数$\sim 2\times 10^{-3}$ W/m-K $^{2}$和低功率因数$κ_l\sim 10$ W/m-K。$ZT \sim 0.13$在800 K时的热电优值高于类似的其他化合物。我们还研究了作为掺杂的函数的材料的性质，并且发现对于$p$掺杂的ZrRuTe，热电性质被显著增强，其中在该温度下$ZT$值提高到$\sim 0.2$。对该材料的电子、热力学和输运性质进行了深入的研究和讨论
2020-03-12 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
Sharp enhancement on thermoelectric figure-of-merit of post-transition metal chalcogenides (PTMCs) using heterostructures with Mexican-hat valence band
后过渡金属硫族化合物（PTMCs）如GaSe、GaS、InSe和InS已被提出作为有前途的热电材料，这是由于低晶格电导率、高塞贝克系数以及期望当减薄到几层时其优值（figure of merit）随着能带结构转变为墨西哥帽价带（MHVB）而改善。在这里，我们表明，从头计算的MHVB应该存在，即使在厚膜的InSe/GaSe II型异质结构，和50%的增强在室温下的热电系数的优值zT预期相比，散装InSe。
2022-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of thermoelectric figure of merit in zigzag graphene nanoribbons with periodic edge vacancies
研究了锯齿型石墨烯纳米带中周期性边缘空位和反点阵列对石墨烯纳米带热电性能的影响。利用格林函数方法，电子哈密顿量的紧束缚近似和声子动力学矩阵的第四近邻近似，计算了Seebeck系数和热电优值.研究发现，当空位在锯齿形纳米晶的两边按一定的周期性排列时，会出现有限的带隙，并出现几乎两倍的简并能级。结果，塞贝克系数显著增加。它示出了一个额外的增强的热电优值可以通过周期性的边缘缺陷与反点阵列的组合来实现。
2016-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of the thermoelectric figure of merit, within the relaxation time approximation
Université de Lorraine（洛林大学）；VASP Software GmbH（VASP软件有限公司）；National Institute for Materials Science (NIMS)（物质材料研究国立研究所）；University of Vienna（维也纳大学）
本研究提出基于VASP和phono3py的从头算框架，结合有限位移法与电子-声子、声子-声子相互作用计算热电优值，在多种材料上验证了有效性，并分析了缺陷和交换关联泛函对结果的影响。
2025-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Uncovering High Thermoelectric Figure of Merit in (Hf,Zr)NiSn Half-Heusler Alloys
Half-Heusler合金（MgAgSb结构）是一种很有前途的热电材料。RNiSn半Heusler相（R=Hf，Zr，Ti）的热稳定性研究最多。在~450- 900 oC的温度范围内获得的最高无量纲优值（ZT）为~1，主要在纳米结构合金中实现。通过适当的退火处理，在没有纳米结构的ZT~1 n型（Hf，Zr）NiSn相中获得了ZT~1.2。功率因数明显增加，载流子密度降低，载流子迁移率增加。这一发现归因于结构有序性的改善。本方法可用于优化Heusler型合金的功能特性。
2015-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Thermally induced band gap increase and high thermoelectric figure of merit of n-type PbTe
与许多其他半导体不同，PbTe的带隙随着温度的升高而显著增加。我们从第一性原理出发，计算了n型PbTe的热电输运性质，包括电子能带结构的温度变化。当考虑到能带结构的温度变化时，计算得到的PbTe的热电量随温度的变化关系与以前的实验结果吻合得很好。我们还计算了最佳的带隙值，这将最大化的热电优值的n型PbTe在不同的温度。我们发现，在PbTe的实际间隙值密切遵循300 K和900 K之间的最佳值，从而在高品质因数。我们的研究结果表明，在直接窄禁带半导体中，带隙随温度的显著增加对于实现高热电性能是非常有益的。
2019-06-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Enhancing thermoelectric figure-of-merit by low-dimensional electrical transport in phonon-glass crystals
低维电子输运和玻璃态声子输运是高效热电材料的两个重要组成部分，由此产生了热电研究的两个分支。一个侧重于控制电子输运在低维，而另一个多尺度声子工程的散装。最近的工作从这两种方法的结合中受益匪浅，例如，低维材料中的声子工程在这里，我们建议采用体声子玻璃晶体中的低维电子结构作为提高热电效率的替代方法。通过第一性原理电子结构计算和经典分子动力学模拟，我们发现$π$ - $π$堆积的双二噻吩并噻吩分子晶体是一个天然的候选者。这是由其化学键的性质决定的。没有任何优化的材料参数，我们得到了最大的室温品质因数，$ZT$，$1.48$在最佳掺杂，从而验证了我们的想法。
2015-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative measurement of figure of merit for transverse thermoelectric conversion in Fe/Pt metallic multilayers
本文提出薄膜横向热电转换品质因数$z_\mathrm{T}T$的测量方法，并通过Fe/Pt多层膜揭示堆叠次数、晶体结构对$S_\mathrm{T}$、电导率、热导率及$z_\mathrm{T}T$的影响。
2024-01-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Large thermoelectric figure of merit in graphene layered devices at low temperature
纳米结构材料已经成为提高热电（TE）器件的品质因数（ZT）的替代方案。石墨烯表现出高的导电性（面内），这是高ZT所必需的;然而，这种效果被其令人印象深刻的导热性抵消。在这项工作中，TE分层设备组成的电化学剥离的石墨烯（EEG）和声子阻挡材料，如聚（3，4-乙撑二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT：PSS），聚苯胺（PANI）和金纳米粒子（AuNPs）在界面处制备。使用瞬态哈曼方法（THM）在跨平面方向测量每个器件的品质因数ZT，并使用基于AFM的测量进行补充。结果表明，在纳米尺度下，器件具有显著的高ZT值（0.81 < ZT < 2.45），这与器件的形貌、表面电位、电容梯度和电阻直接相关。
2017-10-03 cond-mat.mtrl-sci
High figure-of-merit in the heavy-fermion UN2 system for radioisotope thermoelectric applications
铀基热电材料的设计提出了一种新颖而有趣的将核热直接转换为电能的策略。利用高层次第一性原理方法结合玻尔兹曼输运方程的精确解，我们证明了在700 K下重费米子UN 2化合物中可以实现13.8 mW/mK^2的巨n型功率因数和2.2的峰值ZT值.这种有前途的热电性能来自于与弱电子-声子相互作用耦合的重导带的大简并度（Nv=14），其原则上由面心立方结构中部分填充的U-5 f电子之间的强库仑关联控制。总的来说，我们的理论工作表明，高能UN 2是有效的放射性同位素功率转换的一个很好的替代方案，这也揭示了热电研究的一个未充分探索的领域。
2019-12-26 cond-mat.mtrl-sci
An Analytic Study of the Wiedemann-Franz Law and the Thermoelectric Figure of Merit
优化热电材料效率的进展已经在理论和计算进展中看到了平行的活动。在目前的工作中，它表明，精确的费米-狄拉克积分的计算，使推广的Wiedemann-Franz法律（WF）优化的无量纲热电优值ZT。这是通过优化塞贝克系数、电导率和热导率来完成的。在热导率的计算中，电子和声子的贡献都包括在内。的解决方案提供了深入了解相关的参数空间，包括复杂的解决方案的物理意义和它们的依赖于散射参数r和减少化学势。
2019-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Universal Limits of Thermopower and Figure of Merit from Transport Energy Statistics
寻找新的热电材料的目的是提高它们的功率和效率，如热功率$S$和品质因数$ZT$所表示的。通过考虑一个非常一般的输运谱函数$W(E)$，可以推导出$S$和$ZT$的表达式，它们只包含有效分布函数的统计权重，见参考文献。\cite{eltschka16,mahan96,matveev00}。我们假设一个洛伦兹形状的宽度$k_BT$从电子-声子耦合允许估计的上限$S$和$ZT$独立的微观机制的运输过程。从{}公式导出了热功率上限$S$的简单估计。它由热功率单位$k_b/e$的3倍给出，约为250~ $μV/K$。我们考虑不同的系统，代表了热电相关材料的电子结构的一般特征非常好。的运输积分进行了评价，改变带隙的大小和化学势的位置。对于所有的情况下，上限为两个，热功率和品质因数，获得。$|S|$的通用极限为1.88，单位为$k_B/e$，约为160-$μV/K$。得到了$ZT$的通用极限约为1.11，这与现有的热电系统和器件很好地一致。
2018-04-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Large thermoelectric figure of merit for 3D topological Anderson insulators via line dislocation engineering
研究了三维拓扑安德森绝缘体的热电性质。研究表明，在高密度位错下，在具有非零时间反转不变动量的拓扑绝缘体材料（如Bi_{1-x} Sb_x）中，通过晶格螺位错传输的一维拓扑保护导电态可以控制热电优值ZT.当化学势不超过迁移率边缘时，在室温下的ZT可以达到大的值，对于合理的参数远高于1，因此使该系统成为纳米器件热管理应用的强有力的候选者。
2010-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric figure-of-merit in boron-doped SiGe thin films by nanograin boundaries
采用低压化学气相沉积法（LPCVD）制备了掺硼多晶硅锗（SiGe）薄膜，并在120 ~ 300 K温度范围内对其热电性能进行了表征。自然形成的晶界被发现在确定膜的电荷和热输运性质中起着至关重要的作用。特别是，独特的柱状晶粒结构导致了显著的热导率各向异性，SiGe薄膜的面内热导率比交叉面热导率低约50%。通过优化生长条件和掺杂水平，在300 K下获得了0.2的SiGe薄膜的高品质因数（ZT），这比p型SiGe合金的先前记录高出约100%，这主要是由于纳米晶界引起的面内热导率的显著降低。LPCVD的低成本和优异的可扩展性使得这些高性能SiGe薄膜成为薄膜热电应用的理想候选者。
2014-12-20 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
High-throughput imaging measurements of thermoelectric figure of merit
我们展示了一种方法，同时测定的热电优值的多个martials通过锁定热成像（LIT）技术。该方法基于对由Peltier效应和焦耳加热引起的瞬态温度分布的热分析，这使得能够高通量地估计材料的热扩散率、热导率、体积热容、塞贝克或Peltier系数。基于LIT的方法具有高重现性和可靠性，因为它提供灵敏的非接触式温度测量，并且不需要安装外部加热器。通过在施加外部磁场的情况下执行相同的测量和分析，可以同时确定塞贝克或珀耳帖系数和热导率的磁场和/或磁化依赖性。我们证明了这种方法的有效性，通过使用几个铁磁金属（Ni，Ni $_{95}$，Pt $_{5}$，和Fe）和一种金属（Ti）。所提出的方法将有助于材料的热电和自旋热电子学的研究和磁热和磁热电输运性质的调查。
2021-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Superhigh thermoelectric figure of merit in silver halides AgCl and AgBr from first principles
寻找高性能的热电材料一直是热电领域的一个梦想。近年来，实验发现，$2.6$在SnSe晶体和Cu 2Se样品中的ZT值分别在923 K和850 K时达到最大值，引起了人们对寻找高ZT材料的极大兴趣。基于第一性原理计算和玻尔兹曼输运方程（BTE），本文报道了岩盐结构的卤化银（AgCl和AgBr）具有优良的TE性能。p型掺杂AgCl和AgBr晶体在中温（~ 600 K）下获得了约7.0的超高ZT，远远超过了目前所有体TE材料的ZT值。这一破纪录的ZT值归因于超低的本征晶格热导率κ_L（例如，AgCl和AgBr在600 K时的κ_L分别为约0.10和0.09 Wm^{-1}K^{-1}）。我们的研究结果可能是一个壮举，可以彻底改变热能转换领域。
2019-04-12 cond-mat.mtrl-sci
High thermoelectric figure of merit and thermopower in layered perovskite oxides
我们预测高热电效率的层状钙钛矿La $_2$ Ti $_2$ O $_7$，基于计算（主要是从头算）的电子结构，输运系数和热导率在很宽的温度范围内。在10 $^{20}$ cm $^{-3}$左右的最佳载流子密度下，用随温度变化的弛豫时间计算的$ZT$优值从室温下略高于1单调增加到1200 K下超过2.5。在最佳掺杂下，Seebeck热电势系数在200和300 $μ$ V/K之间，但在低掺杂下可以达到接近1 mV/K。这种材料的潜力大部分是由于其晶格热导率的顺序为1 W/（Km），使用基于从头算非谐计算的模型，我们解释这个低的值，由于有效的声子限制内的层状结构块。
2019-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Bismuth based Half Heusler Alloys with giant thermoelectric figure of merit
Half Heusler（HH）热电合金提供了一个广泛的平台，可以选择无毒和富含地球元素的材料。本文提出了一个从头算理论评估的电和热输运性能的铋基最有前途的热电合金，选择了54个稳定的HH化合物。这些是最近提出稳定的全新化合物（Nature Chem.7，308（2015）），并且可能具有令人感兴趣的性质。计算的能带结构的三个化合物，即HfRhBi，ZrIrBi和ZrRhBi，作为一个提示，他们有前途的热电性能。为了获得这些未报道系统的理论预测的信心，我们首先检查了我们的计算结果，一个良好的研究类似的化合物，ZrNiSn，并显示出合理的协议与测量。HfRhBi和ZrIrBi是窄带隙半导体，而ZrRhBi是中等带隙半导体。详细研究了载流子浓度和温度对Seebeck系数（S）、功率因数（S $^2 σ$）、晶格（$κ_L$）和电子（$κ_e$）热导率的影响，并由此得到了品质因数（ZT）。与大多数有前途的已知热电材料相比，我们发现这些材料具有高功率因数（p型ZrIrBi的最高S $^2 σ\sim$ 17.36 mWm $^{-1}$ K $^{-2}$）。三种系统（特别是p型系统）均表现出很高的品质因数，理想晶体的ZT值高达0.45。计算了这三种化合物的最大ZT和相应的最佳n型和p型掺杂浓度（$n_c$），为今后的实验工作提供了指导。
2016-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric figure of merit of tau-type conductors of several donors
本文研究了二维有机导体$τ-(EDO-S,S-DMEDT-TTF)_2(AuI_2)_{1+y}$、$τ$ -（EDT-S，S-DMEDT-TTF）_2（AuI_2）_{1+y} $ and $ τ $-(P-S,S-DMEDT-TTF)_2(AuI_2)_{1+y}$（$y \le 0.875$）的无源热电优值$ZT$。通过同时测量电阻率、热电势和热导率来估计$ZT$值。最大的$ZT$为2.7 $\times$ 10 $^{-2}$在155 K的$τ-(EDT-S,S-DMEDT-TTF)_2(AuI_2)_{1+y}$，1.5 $\times$ 10 $^{-2}$在180 K的$τ-(EDO-S,S-DMEDT-TTF)_2(AuI_2)_{1+y}$和5.4 $\times$ 10 $^{-3}$在78 K的$τ-(P-S,S-DMEDT-TTF)_2(AuI_2)_{1+y}$。对固定抗衡阴离子的供体分子进行取代，发现EDT-S，S-DMEDT-TTF是三种供体中获得较大$ZT$的最佳供体。
2010-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Tuning of the Thermoelectric Figure of Merit of CH$_3$NH$_3$MI$_3$ (M=Pb,Sn) Photovoltaic Perovskites
混合卤化物钙钛矿是光伏应用中非常有性能的化合物，具有大的Seebeck系数和低的热导率，使它们成为潜在的令人感兴趣的高品质因数（$ZT$）材料。为此，需要将这些半导体的电导率调整到更高的值。我们已经研究了原始形式的CH $_3$ NH $_3$ MI $_3$（M=Pb，Sn）样品，这两种材料都显示出非常低的$ZT$值;然而，光致掺杂（M=Pb）和化学掺杂（M=Sn）表明，通过进一步的掺杂优化，$ZT$可以朝向统一增强，并达到目前最有效的热电材料的性能水平。
2015-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Data analytics accelerates the experimental discovery of new thermoelectric materials with extremely high figure of merit
热电（TE）材料是目前极少数可持续但可行的能源解决方案之一。能量收集的巨大前景取决于识别/设计具有比目前可用的材料更高效率的材料。然而，由于材料的化学空间广阔，到目前为止，只有一小部分被实验和/或计算扫描。在主动学习框架中采用基于压缩传感的符号回归，我们不仅确定了材料成分的趋势，以获得优异的TE性能，而且还预测和实验合成了几种性能极高的新型TE材料。其中，我们发现Ag $_{0.55}$ Cu $_{0.45}$ GaTe $_2$在827 K下具有高达约2.8的实验优值，这是该领域的突破。所提出的方法证明了材料科学中物理信息描述符的重要性和巨大潜力，特别是对于通常在良好控制条件下从实验中获得的相对较小的数据集。
2021-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Towards a dynamical approach to the calculation of the figure of merit of thermoelectric nanoscale devices
热电能量转换的研究，即重新利用某些机械或化学过程产生的废热发电，最近取得了一些势头。计算进入这种能量转换的品质因数的电子参数，并因此发现有效材料，通常从Landauer的量子输运方法与Onsager的线性响应理论开始。众所周知，这一办法存在某些严重缺陷。在这里，我们讨论的替代动力学方法，可以超越的有效性的Landauer/Onsager的电子运输的方法。它们可用于验证Landauer/Onsager方法的预测，并研究该方法不令人满意的系统。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Concise overview of methods to enhance the thermoelectric efficiency of SnTe
Adamas University（亚当斯大学）；Vidyasagar Metropolitan College（维迪萨加尔都会学院）
本文综述了通过提升功率因子和降低热导率来增强SnTe热电效率的方法，探讨了材料性能优化的关键因素及合成技术。
2026-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Realizing record-high transverse thermoelectric figure of merit at room temperature in artificially tilted multilayers based on high power factor NiFe alloy
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；University of Tsukuba（筑波大学）；The University of Tokyo（东京大学）；Resonac Corporation（瑞萨科株式会社）
该研究基于高功率因数NiFe合金设计人工倾斜多层膜，在室温无外磁场下实现创纪录的横向热电优值zᵧₓT=0.36，为室温横向热电材料的实用化奠定基础。
2026-08-17 cond-mat.mtrl-sci
High Thermoelectric Figure of Merit by Resonant Dopant in Half-Heusler Alloys
Half-Heusler合金具有良好的热稳定性和优良的ZT值，是高温热电材料的重要组成部分。Simonson等人早期表明，在Hf0.75Zr0.25NiSn中掺杂少量的钒提高了塞贝克系数，并将这种变化与费米能级附近态密度的增加相关联。本文系统研究了钒（V）、铌（Nb）和钽（Ta）作为准共振掺杂剂在提高基于Hf0.6Zr0.4NiSn0.995Sb0.005的n型半赫斯勒合金的ZT中的作用。发现V掺杂在300-1000 K的温度范围内增加塞贝克系数，与共振掺杂方案一致。相比之下，Nb和Ta充当正常的n型掺杂剂，如通过电阻率和塞贝克系数的系统性降低所证明的。由于V共振态的存在和热导率的降低而增强的Seebeck系数的组合导致n型（Hf0.6Zr0.4）0.99V0.01NiSn0.995Sb0.005合金在850 K附近的最新ZT为1.3。
2017-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Graphdiyne: a two-dimensional thermoelectric material with high figure of merit
石墨二炔作为一种新型的碳同素异形体，由于其独特的二维结构而引起了人们的广泛关注。在这里，我们通过多尺度计算证明，与石墨烯不同，graphdiyne具有天然的带隙，同时具有高电导率，大塞贝克系数和低热导率。在空穴和电子的载流子浓度分别为2.74*10^11/cm ^2和1.62*10^11/cm ^2时，石墨烯的室温ZT值可分别优化为3.0和4.8，这使其成为热电界实现“声子-玻璃和电子-晶体”概念的理想体系。
2015-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Significant low lattice thermal conductivity and potential high thermoelectric figure of merit in Na$_2$MgSn
热电材料能够收集废热并直接转化为电能。在寻找高效热电材料的过程中，材料的低热导率是必不可少的和关键的。本文基于密度泛函理论和线性化Boltzmann方程的单模弛豫时间近似，对层状金属间化合物Na $_2$ MgSn和Na $_2$ MgPb的晶格热导率和热电性能进行了理论研究。结果发现，这两种材料具有非常低的和各向异性的固有晶格热导率。尽管Na $_2$ MgSn具有非常低的质量密度和简单的晶体结构，但其在室温下沿$a$和$c$轴的晶格热导率分别仅为1.75和0.80 W/m $\cdot$ K。当Sn被重元素Pb取代时，室温下沿$a$和$c$轴的晶格热导率分别显著降低到0.51和0.31 W/m $\cdot$ K。我们发现，这两种材料的低晶格热导率主要是由于它们的声子寿命很短，大致在0.4至4.5 ps之间。结合以往的实验测量，金属Na $_2$ MgPb不可能是一种良好的热电材料。然而，我们预测半导体Na $_2$ MgSn是一种潜在的室温热电材料，在300 K时具有相当大的$ZT$ 0.34。我们的计算不仅表明金属间化合物Na $_2$ MgSn是一种很有潜力的热电材料，同时也为简单层状金属间化合物的热电研究提供了理论和实验依据。
2018-07-17 cond-mat.mtrl-sci
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
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
On the inherent figure of thermoelectric composites
介绍并分析了热电复合材料的一个新特性--本征优值，它表征了热电现象对复合材料有效性能的影响，控制着复合材料内部热能向电能的转换。
2006-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Lorenz Number and Electronic Thermoelectric Figure of Merit: Thermodynamics and Direct DFT Calculations
Wiedemann-Franz定律中包含的洛伦兹数（L）表示电子载流子的两个动力学参数的比率：电子对热导率（K_el）和电导率（σ）的贡献，并且可以表示为LT=K_el/σ，其中T是温度。我们证明了Lorenz数等于两个热力学量之比：电子热容（cel）和电化学电容（cN），通过LT= cel/cN，这是一个纯热力学量，因此它可以仅根据材料的电子态密度计算。结果表明，我们的洛伦兹数的热力学公式导致：i）众所周知的索末菲值L=pi^2/3（k_B/e）^2在低温极限，ii）德鲁德值L=3/2（k_B/e）^2在高温极限与自由电子气体模型，和iii）可能高于索末菲极限的值半导体。它也表明，纯电子的热电品质因数的贡献，可以直接计算使用高通量DFT计算，而不诉诸计算更昂贵的玻尔兹曼输运理论的电子热导率和电导率。
2022-12-02 cond-mat.mtrl-sci
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
Thermoelectric Penta-Silicene with a High Room-Temperature Figure of Merit
硅是纳米技术中最常用的化学元素之一。自2015年以来，二维（2D）硅烯（石墨烯的硅类似物）已经很容易获得用于制造场效应晶体管。近年来，作为硅烯家族的新成员，五硅烯及其纳米粒子被实验性地生长在Ag（110）表面上，具有奇异的电子性质。然而，五硅烯的热电性能尚未研究到目前为止，这将阻碍其潜在的应用，从废热发电和固态珀耳帖冷却器。基于玻尔兹曼输运理论和从头计算，我们发现，penta-silicene显示出显着的室温优值系数ZT为3.4和3.0，在可达的空穴和电子浓度，分别。我们将这种高ZT归因于优越的布丁模电子能带结构和超低的晶格热导率。这一发现为五边形纳米结构的输运性质提供了新的见解，并突出了室温下热电材料的潜在应用。
2020-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
How bilayer excitons can greatly enhance thermoelectric efficiency
目前，纳米技术的主要挑战之一是设计具有高品质因数的热电器件。为此，我们建议使用双层激子。双层激子系统示出具有改进的热电势和增强的电逆流和热导率，相对于常规的基于超导体的热电体。在这里，我们提出了一个双层激子热电偶的实验实现路线图。$p$和$n$掺杂的$_2$的双层激子异质结构可以具有品质因数$zT \sim 60$ .另一种材料建议是由电子掺杂的SrTiO $_3$和空穴掺杂的Ca $_3$ Co $_4$ O $_9$制成双层。
2014-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric performance of weakly coupled granular materials
研究了非均匀纳米颗粒材料在晶粒间弱隧穿电导（g_t < 1）下的热电性能。考虑到费米面附近的化学势的移动和态密度的不对称性，我们计算了热电势和品质因数。我们表明，晶粒之间的弱耦合导致高热电势和低热导率，导致相对较高的值的品质因数的顺序。我们估计的温度下的品质因数有其最大值的二维和三维样品。我们的结果适用于许多新兴材料，包括人工自组装纳米颗粒阵列。
2009-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature induced band convergence, intervalley scattering and thermoelectric transport in p-type PbTe
在材料中实现高谷简并（即“能带会聚”）通常导致显著增强的热电性质。然而，目前还不清楚为什么这种设计高效热电材料的策略如此成功，因为态密度增加的好处可能会被谷间散射严重降低。利用第一性原理计算，我们研究了$p$型PbTe中的这些效应，其中温度在$\sim$ ~620 K诱导$L$和$Σ$谷的排列.我们明确地表明，热电功率因数和品质因数的峰值附近的能带收敛温度。优值最大值大于单个$L$和$Σ$谷的优值最大值。令人惊讶的是，谷间散射并没有显着影响附近的频带收敛温度和最佳掺杂条件的品质因数，虽然它降低了功率因数几乎2的一个因素。我们的研究结果表明，带收敛将显着增加的品质因数，如果谷间散射大致成正比的状态和晶格热导率是大大低于电子热导率，即使谷间散射是强的。
2022-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Large enhancement of the thermoelectric figure of merit in a ridged quantum well
近年来，人们在脊量子阱（RQW）中观察到并研究了新的量子特性。量子阱层表面上的周期性脊对电子波函数施加了附加的边界条件并降低了量子态密度。结果，RQW的化学势增加，并成为脊高度依赖。在这里，我们提出的系统包括RQW和附加层的顶部的脊形成周期性系列的p+-n+结（或金属-n+结）。在这样的系统中，电荷耗尽区在脊内发展，有效脊高度减小，成为温度T的较强函数。因此，化学势的T依赖性放大，塞贝克系数S增大。我们研究了脊上具有突变p ~+-n ~+结或金属-n ~+结的半导体RQW系统中的S。玻尔兹曼输运方程的基础上进行的分析表明，在这两种情况下，S显着增加。同时，其他输运系数不受结的影响。计算表明，相对于大块材料，热电优值ZT增加了一个数量级。
2009-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Figure of Merit in Bismuth-Antimony Fine-Grained Alloys at Cryogenic Temperatures
热电（TE）材料的研究在热能转换为电能和制冷应用中起着至关重要的作用。铋锑合金是一种很有前途的热电致冷材料。本文中，在低温（100- 150 K）下，由微米尺寸晶粒组成的熔纺n型Bi_（85）Sb_（15）块体样品获得了接近0.6的高品质因数ZT。所获得的ZT比多晶平均单晶的~0.4的ZT高近50倍，并且其也显著高于通常用于低温冷却应用的Bi-Te合金中在150 K以下测量的小于~0.3的ZT。改善的热电性能可以归因于从快速凝固实现的细晶粒微观结构，这不仅显著降低了热导率，而且减轻了偏析效应。用热盘法测得在100 K附近的热导率为1.5 W m-1 K-1。在双带有效质量模型下分析了这一有趣的半金属-半导体合金系统的热电性质。研究首次揭示了Bi-Sb合金的禁带宽度随温度的升高而逐渐变窄。这种Bi-Sb合金的磁热电效应进一步改善了TE性能，导致ZT为约0.7。在NdFeB/BiSb/NdFeB复合系统中进一步证实了磁TE效应。具有高ZT的BiSb磁体系统的紧凑性使得能够在热电冷却应用中利用磁TE效应。
2019-10-15 cond-mat.mtrl-sci
The LDA+DMFT route to identify good thermoelectrics
对于技术应用，具有高品质因数的热电材料是期望的，并且强关联电子系统在这方面是非常有前途的。由于能带结构和电子关联效应对获得大的热电性能有重要作用，局域密度近似和动态平均场论的结合是计算新型热电材料设计的理想工具，也有助于我们理解某些材料获得大性能的机理。该会议记录提供了一个简要介绍的方法和评论最近的结果为LiRh_2O_4。
2009-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced thermoelectric performance in TiNiSn-based half-Heuslers
在电弧熔炼的TiNiSn基铸锭中获得了热电优值ZT > 0.5。这种有前途的转换效率是由于低的晶格热导率，这是由于过量的镍在半赫斯勒结构。
2013-01-03 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
Thermoelectric Properties of Intermetallic Semiconducting RuIn3 and Metallic IrIn3
报道了半导体RuIn 3和金属IrIn 3的低温（<400 K）热电性能。RuIn 3是一种窄带隙半导体，在室温下具有大的n型Seebeck系数（S（290 K）~400 μV/K），但由于电阻率和热导率较高（κ（290 K）~ 2.0 W/m K），热电优值（ZT（290 K）= 0.007）较小。IrIn 3是一种在室温下具有低热电势（S（290 K）~20 μV/K）的金属。钌位置上的铱取代对输运性质具有显著影响，这导致功率因数和相应的品质因数（ZT（380 K）= 0.053）的大的改善，从而将材料的效率提高了超过一个数量级。
2013-01-22 cond-mat.mtrl-sci
