通过势垒优化热电功率因子

提高热电能量转换的大量工作致力于通过纳米级势垒进行能量过滤。在这项工作中，我们对这种势垒进行了分析和优化，以改进能量过滤。我们将半经典模拟与量子力学模拟相结合，以捕捉由势垒引起的隧穿和反射，并分析了势垒宽度 W、高度 Vb、形状以及费米能级 (EF) 高于能带边缘的位置 ${\eta}F$ 的影响。我们表明，对于优化设计，如果满足以下条件，热电功率因子可实现约 40% 的提升：${\eta}F$ 较大；Vb 与 EF 的差值略高但与 $k_BT$ 相当；且 W 足够大以抑制隧穿。最后，我们表明，与尖锐（方形）势垒相比，平滑能量势垒有利于提高热电功率因子。