人工倾斜多层膜中通过热流操控增强的绝热横向热电转换

我们从唯象角度阐述并通过实验观察到，在人工倾斜多层膜（ATMLs）中，通过热流重新定向而增强的绝热横向热电转换。通过交替堆叠两种具有不同热导率的材料，并使其多层结构相对于纵向温度梯度旋转，可在热导率张量中诱导出非对角分量。这种非对角热传导（ODTC）在绝热条件下产生有限的横向温度梯度以及由塞贝克效应诱导的热电势，该热电势叠加在由非对角塞贝克效应（ODSE）驱动的等温横向热电势之上。在本研究中，我们计算并观测了由热电Co$_{2}$MnGa霍斯勒合金和Bi$_{2-a}$Sb$_{a}$Te$_{3}$化合物组成的ATMLs中的二维温度分布及由此产生的横向热电势。通过将倾斜角从0°改变到90°，横向温度梯度在中间角度明显出现，并且在基于Co$_{2}$MnGa/Bi$_{0.2}$Sb$_{1.8}$Te$_{3}$的ATML中，当倾斜角为45°时，横向热电势增加至-116.1 ${\mu}$V/K，而根据解析计算，等温贡献估计为-82.6 ${\mu}$V/K。这种源自ODTC的混合作用导致横向热电转换的最大折合效率从等温极限下的3.1%显著变化到绝热极限下的8.1%。