各向异性体系的热电性质
材料科学
2007-05-23 v1
摘要
基于宏观形式体系，推导了各向异性体系的有效输运系数和品质因数ZT。包含了输运系数的完整张量结构以及样品边界的影响。会感应出横向场，其强度可能超过外加场，并降低有效输运系数。引入了一个适用于多谷材料的微观模型，该模型采用了有效质量和弛豫时间近似。在这种情况下，热电势和洛伦兹数独立于输运系数的张量结构，因此是各向同性的。当晶格热导率\kappa_\ell为零时，ZT也是各向同性的。对于非零但足够各向同性的\kappa_\ell，ZT沿电导率\sigma最高的方向达到最大值。数值计算表明，最大ZT通常出现在具有最大\sigma/\kappa_\ell比值的主方向上。推导出了ZT的显式上界。针对特定体系获得了若干结果：(1) 块体n型Bi_2Te_3表现出易于观测的感应横向场和各向异性的ZT。(2) HgTe/Hg_{1-x}Cd_xTe超晶格(SLs)中增强的各向异性与更大的感应场相关。(3) 在孤立的Bi_2Te_3量子阱中，谷简并被解除，体有效质量被修正，导致沿三角方向生长的量子阱具有最优ZT。(4) 超晶格中的非抛物线色散对在使ZT最大化的载流子浓度下的热电势影响很小。
引用
@article{arxiv.cond-mat/9812084,
title = {Thermoelectric Properties of Anisotropic Systems},
author = {W. E. Bies and R. J. Radtke and H. Ehrenreich},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/9812084},
year = {2007}
}
备注
17 pages, 6 figures, submitted to Phys. Rev. B