基于非线性霍尔整流器的高效能量收集

非中心对称量子材料可在零磁场下通过非线性霍尔效应将交流输入电流转换为直流横向电流。我们分析了此类“霍尔整流器”的交流电-直流电功率转换效率，并提议将其应用于无线充电与能量收集。我们的核心观测是：霍尔电压的发展导致纵向电阻改变，因非线性霍尔效应而违背欧姆定律。该反馈机制平衡输入功率与输出功率，因而对理解从源到负载的功率传输至关重要。我们推导了以材料参数、外部负载电阻与输入功率表示的功率转换效率通用表达式。由于霍尔电流垂直于电场且不自身产生焦耳热，当霍尔角（随输入功率增大）较大且负载电阻经优化时，我们获得高功率转换效率。文中亦讨论了适用于高效霍尔整流器的候选材料。