物理纳米间隙中由表面/边缘态增强的热电响应

我们在此提出一种基于纳米结中物理间隙的新型热电系统的可行且有效的设计。我们表明，取决于间隙两侧的特征类型，即表面/边缘态的性质，有可能实现相当高的热电优值。特别地，我们表明，对于在表面/边缘具有局域态、从而在透射中表现为尖锐共振的构型，可以通过仔细调节其能量及其与其他态的耦合来实现大的塞贝克系数和热电优值。我们计算了作为不同参数的函数的热电系数，并发现了非显而易见的行为，例如存在局域态与体态之间的某种耦合，使得这些量达到最大。最高的塞贝克系数和热电优值是在对称结中实现的，其中间隙两侧局域态与体态具有相同的耦合。我们在此发现的热电特性的特征与趋势及其随各种参数的变化，不仅可以应用于具有纳米间隙的系统，也可应用于许多其他纳米结，例如具有表面态或局域在纳米物体与电极之间接触附近的态的体系。因此，这里提出的模型可用于表征和预测许多不同纳米结的热电性质，也可作为研究其他系统的指导。这些结果为设计和制造具有稳健特性和改进性能的稳定的下一代热电器件铺平了道路。