基于商业材料的超导自旋阱中大可调热电效应

最近的研究揭示了超导体/铁磁体（S/F）结构中磁可控的热电效应。然而，构建可调的 cryogenic 热电发电机不仅需要高的电-热转换系数，还需要在切换磁态时具有大的热电输出变化。已报道的热电功率改变量数微弱，涉及的超导体临界温度低于 1 K，或未利用可商业制备的自旋器材料。本文我们实验测量并数值模拟基于商业易生长材料的全等向 F/S/F 结构的热电效应及其对 F 电极磁构型的依赖性。我们观察到在平行磁构型下，平行铁磁电极的 Seebeck 系数可达约 $100$~$\mu$V/K。重要的是，我们发现当从平行构型切换到反平行构型时，热电信号下降了一个数量级以上，构成了大型热电自旋阱效应。基于自洽非平衡 Keldysh-Usadel 格林函数理论结合微磁动力学仿真的理论模型，定性地再现了实验结果。热电效应在超导体中大比例的自旋依赖电子-空穴不对称性以及界面自旋依赖的传输时得到优化。这为开发高效且多功能的 cryogenic 热电发电机铺平了道路。