经优化的法布里-珀罗腔工程化纳米尺度热电发生器

在这项工作中，我们旨在设计一种基于异质结构的纳米尺度热电发生器，以在给定输出功率下最大化废热转换效率。为此要实现的主要目标是获得盒式（带通）电子透射函数（R. S. Whitney, Phys. Rev. Lett. 112, 130601 (2014)）。为实现这一点，我们提出在中心共振隧穿结构之上使用光学法布里-珀罗腔的电子类比。我们进一步通过改变腔壁几何形状探索最优设计可能性，以确保近乎完美的电子带通能量滤波。基于我们的发现，我们提出实现此类透射的通用设计指南，并证明与现有方案相比，此类器件在提升输出功率而不牺牲效率方面可以是优异的热电发生器。通过非平衡格林函数技术结合自洽电荷效应从理论上证明，与基于共振隧穿的器件相比，该方案可实现最大输出功率增强达 $116\%$，且效率高 $10\%$。此外，还给出了线性响应参数的详尽比较研究，并从物理输运性质角度加以解释。本研究提出了一种改进热电发生器的最优器件设计策略，并为通过透射线形工程实现的一类新型热电发生器奠定了基础。