半金属WSi$_{2}$单晶中的巨磁热导率开关效应

能够通过电场或磁场等外部刺激在导热状态间快速切换的材料可用作全固态热开关，并在热管理、发电与冷却中开辟大量应用。本文中，我们展示了高导电半金属$\alpha$-WSi$_{2}$单晶中发生的大磁电阻在温度<100 K时导致热导率的剧烈变化。在<20 K的温度下，电子-声子散射最弱，零场与9T外加磁场间的热导率开关比可>7。我们从热导率测量中提取了电子与晶格分量，并表明该材料的洛伦兹数近似于理论值L$_{0}$。由热容与热扩散率估计，对于5 mm长样品，热导率切换速度在5 K时约为1 x 10$^{-4}$秒，在100 K时约为0.2秒。本工作表明，WSi$_{2}$这一高导电多载流子半金属是低温应用（如循环绝热去磁冷却，一种可替代$^{3}$He基制冷机的技术）中有前景的热开关组件。