双极传导不对称性导致超高热电功率因子
材料科学
2022-03-14 v1 其他凝聚态物理
摘要
窄带隙热电材料在高温下受双极效应影响，电子热导率增加且塞贝克系数降低，导致功率因子下降以及低 ZT 优值。本工作表明，导带与价带之间存在强输运不对称性时，可在有限塞贝克系数值下实现受声子限制的高电子电导率，从而大幅提升功率因子。所能达到的功率因子可显著大于其最大单极对应值，使 ZT 优值翻倍。我们在半哈斯勒材料家族的窄带隙情形中发现了此行为。利用针对真实材料能带结构的高级电子玻尔兹曼输运计算以及抛物型电子能带模型，我们详述了决定该效应的参数。随后我们开发了一系列描述符，可指导机器学习研究在近乎本征条件下识别具有非凡功率因子的此类材料。为此，我们测试了超过 3000 个解析能带结构及其特征，以及超过 120 个可能的描述符，以筛选出最有前景者：i) 仅含能带结构特征，便于从材料数据库识别；ii) 含能带结构与输运参数，相关性更高，但参数可得性可能稍差。
引用
@article{arxiv.2202.02128,
title = {Bipolar conduction asymmetries lead to ultra-high thermoelectric power factor},
author = {Patrizio Graziosi and Zhen Li and Neophytos Neophytou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.02128},
year = {2022}
}