超窄硅纳米线中电导率与塞贝克系数的相互作用

我们通过采用电子结构的原子尺度考量和线性化玻尔兹曼输运理论，分析了低维性对超窄硅 (Si) 纳米线 (NWs) 中电导率 (${\sigma}$) 和塞贝克系数 (S) 的影响。我们表明，纳米线几何特征（如直径和取向）的变化主要通过两种方式影响 ${\sigma}$ 和 S：i) 能带边缘与费米能级 (${\eta}F$) 的距离发生变化；ii) 在某些情况下，量子限域效应强烈影响子带的有效质量，进而影响纳米线的电导率和 ${\eta}F$。${\eta}F$ 的变化会导致 ${\sigma}$ 发生指数级变化，但仅导致 S 发生线性变化。与当前观点相反，S 似乎仅微弱依赖于能带曲率、散射机制的强度以及态密度 DOS(E) 函数的形状。我们的结果表明，由于 ${\sigma}$ 对 ${\eta}F$ 具有更强的敏感性，低维性对 ${\sigma}$ 的影响强于对 S 的影响。我们识别出了一些情形，其中通过限域进行能带结构工程可以在不显著影响 S 的情况下改善 ${\sigma}$，从而实现功率因子的提升。