高性能非费米液体金属热电材料
强关联电子
2022-10-11 v1 材料科学
摘要
以窄带隙半导体为范式搜寻高性能热电（TE）材料已持续近 70 年，目前明显受限于研究瓶颈。本文报道发现若干金属化合物 TiFexCu2x-1Sb 与 TiFe1.33Sb，其热电势超过许多 TE 半导体，无量纲优值可与最先进 TE 材料相媲美。在 2 K–700 K 内电阻率呈准线性温度（T）依赖，低温下电子比热呈对数 T 依赖，且二者与高热电势共存，凸显电子的非费米液体（NFL）量子临界行为与水热电输运的强相互耦合。电子结构分析揭示存在涨落的 Fe-eg 相关局域磁矩、最近邻 4c–4d 位点的 Fe–Fe 反铁磁（AFM）相互作用，以及与费米面附近双类型巡游电子反铁磁耦合的二重简并 eg 轨道，这些都意味着 AFM 序与类 Kondo 自旋补偿之间的竞争以及并行双通道 Kondo 效应。这些效应均受 Heusler 晶格中等价 4c/4d 位点 Fe/Cu 随机填充所致结构无序的强烈调控。磁化率偏离理想反铁磁性，但可用 x(T) = 1/(θ + BTα) 很好地拟合，看似与此前讨论的强局域关联量子临界情形一致。我们的工作不仅打破了有前景的 TE 材料应为重掺杂半导体的困境，也揭示了高热电性能、NFL 量子临界性与磁涨落之间的关联，为未来研究开辟了新方向。
引用
@article{arxiv.2210.04201,
title = {High-performance non-Fermi-liquid metallic thermoelectric materials},
author = {Zirui Dong and Yubo Zhang and Jun Luo and Ying Jiang and Zhiyang Yu and Nan Zhao and Liusuo Wu and Yurong Ruan and Fang Zhang and Kai Guo and Jiye Zhang and Wenqing Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.04201},
year = {2022}
}
备注
19 pages with 6 figures