单量子点热机的最佳功率与效率：理论与实验
介观与纳米尺度物理
2019-07-08 v2
摘要
量子点（QDs）可作为近乎完美的能量滤波器，因此在研究接近热力学效率极限的热电能量转换方面具有重要意义。事实上，近期 [Nat. Nano. 13, 920 (2018)] 中的实验实现了性能接近这些极限且与理论预测高度吻合的QD热机。然而，这些实验也凸显出需要更多理论以指导和理解QD热机的实际优化，特别是关于隧穿耦合对看似与电子库弱耦合的QD在最大功率和效率方面性能的作用。此外，这些实验还凸显了外部负载在优化QD热机实际性能时的关键作用。为深入洞察这些热机的运行，我们使用 Anderson 杂质模型结合主方程方法，计算至共隧穿阶的功率与效率。这与在纳米线中嵌入QD的额外热电实验相结合，其中功率采用两种方法测量。我们利用测量提出了一种高效寻找应连接至热机以优化功率输出的外部负载 的实验步骤。我们对 的理论估计与实验结果吻合良好，并表明在接近最大功率时二阶隧穿过程和非线性效应影响甚微，从而得以推导出 的简单解析表达式。相比之下，我们发现即便在相当弱的隧穿耦合下，电子对热电效率的贡献也被二阶隧穿过程显著削弱。
引用
@article{arxiv.1903.12618,
title = {Optimal power and efficiency of single quantum dot heat engines: theory and experiment},
author = {Martin Josefsson and Artis Svilans and Heiner Linke and Martin Leijnse},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.12618},
year = {2019}
}