狄拉克半金属中的大横向热电优值
材料科学
2020-01-16 v1
摘要
导电材料中的热电（TE）转换对于提供可再生能源和固态制冷具有极其重要的意义。尽管传统上 Seebeck 效应对热电优值 zST 起关键作用，但它遭遇阻碍转换效率的基本约束。最显著的是，电子与空穴的电荷补偿削弱了该效应，以及相应的电导与热导通过 Wiedemann-Franz（WF）定律相互纠缠，使得在 zST 中无法独立优化二者。在此，我们证明在狄拉克半金属 Cd3As2 中，Nernst 效应（即 Seebeck 效应的横向对应物）可产生大的热电优值 zNT。在室温下，2 T 小磁场中 zNT = 0.5；它在任意磁场下都显著超越其纵向对应物 zST，并随升温进一步提高。大的 Nernst 效应在拓扑半金属中普遍预期，受益于补偿电子与空穴的双极输运及其高迁移率。此情况下，热与电荷输运正交，即不再受 WF 定律纠缠。更重要的是，由于不仅增强的双极输运，还有源于显著 Berry 曲率的反常 Nernst 效应，可预期通过将费米能级调至狄拉克节点来进一步优化 zNT。前者的拓扑平庸与后者的拓扑非平庸优势相结合，有望为高效横向热电打开新途径。
引用
@article{arxiv.1908.00184,
title = {Large transverse thermoelectric figure of merit in a Dirac semimetal},
author = {Junsen Xiang and Sile Hu and Meng Lyu and Wenliang Zhu and Chaoyang Ma and Ziyu Chen and Frank Steglich and Genfu Chen and Peijie Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.00184},
year = {2020}
}
备注
12 pages, 4 figures