硼烷的热电输运性质

我们从理论上研究了杂质散射对硼烷层电输运和热输运的影响，硼烷是一种具有两个倾斜各向异性狄拉克锥的二维各向异性狄拉克半金属。在系统框架内，借助线性响应理论中玻尔兹曼输运方程的精确解，我们精确计算了在短程、长程带电杂质以及短程电磁(SREM)散射体存在下硼烷的电导率和热电系数。与硼烷中较大的电子-空穴不对称性相反，其电子-空穴电导率近乎对称。有趣的是，对于短程散射体，如同石墨烯，硼烷的短程电导率具有与化学势无关的恒定值，而SREM散射体的电导率则线性依赖于化学势。不论杂质类型如何，硼烷的电导率高度各向异性，而塞贝克系数和品质因数(${\it ZT}$)是各向同性的。结合硼烷热电势的双极性特征，由于硼烷中电子与空穴间的巨大不对称性，在室温下获得了约 unity 的极高${\it ZT}$值。更重要的是，硼烷在极低化学势、靠近电荷中性点附近达到其${\it ZT}$最大值。与高度独特各向异性二维材料磷烯相比，具有更高各向异性比($\sigma_{xx}/\sigma_{yy}\sim10$)的硼烷是一种前所未有的各向异性材料。这一高各向异性比连同大品质因数表明，硼烷在狄拉克输运通道的热电应用与输运开关方面颇具前景。