单层磷族铬化物中自旋可调的热电性能
材料科学
2022-07-01 v2
摘要
历史上，寻找二维（2D）磁体因热自旋涨落下的不稳定性而众所周知地困难。金属通常也被视为较差的热电（TE）材料。将二维本征磁性与其导电性质结合，人们可能预期会得到最差的热电材料。然而，我们将表明情况并非总是如此。本文中，我们利用电子与声子的第一性原理计算，结合能量依赖弛豫时间近似下的玻尔兹曼输运形式，研究了单层磷族铬化物（CrX，其中X = P、As、Sb和Bi）的自旋依赖TE性质。所有CrX单层均动力学稳定，并表现出铁磁序下的半金属性。利用具有反平行自旋构型的自旋阀装置，单层CrX中的半金属性与铁磁性使得能够操纵自旋自由度以调控TE品质因数（ZT）。在优化的化学势与500 K工作温度下，CrAs、CrSb和CrBi中反平行自旋阀装置的最大ZT值（= 0.22、0.12和0.09）较无自旋阀构型的原始值（ZT = 0.12、0.08和0.05）提升至近两倍。仅在CrX中最轻且自旋极化最弱的CrP中，无自旋阀构型的最大ZT（= 0.34）大于带自旋阀构型者（= 0.19）。我们还发现，在500 K下，所有CrX单层均具有约0.02–0.08 W/m.K2的优异TE功率因子，这可能是二维导体中的最佳值之一。
引用
@article{arxiv.2112.13229,
title = {Spin-tunable thermoelectric performance in monolayer chromium pnictides},
author = {Melania S. Muntini and Edi Suprayoga and Sasfan A. Wella and Iim Fatimah and Lila Yuwana and Tosawat Seetawan and Adam B. Cahaya and Ahmad R. T. Nugraha and Eddwi H. Hasdeo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.13229},
year = {2022}
}
备注
7 pages, 6 figures