用于纳米结构能量收集的thermoshape效应

我们提出一种纳米尺度能量转换机制：由完全相同材料、几何尺寸完全一致但形状不同的两部分构成的结中，由温度梯度诱导出电压。该效应仅由温度与形状差异导致，故称为 thermoshape 效应。针对 GaAs 量子受限半导体纳米结构，我们首先指出在弹道区热电输运系数上存在量子形状效应。我们表明形状本身即可作为受限纳米结构输运性质的控制参数。随后利用 Landauer 形式体系计算 thermoshape 电压。计算显示，在非简并区化学势变化时 thermoshape 电压保持 mV/K 量级的恒定值，在进入弱简并区后迅速减小并在零附近以正负 10$\mu$V/K 幅度振荡。持续的电压区间可为该效应的实验验证提供便利途径。我们的工作明确展示了整体几何形状在纳米热电材料中何等重要，即便所有尺寸相同亦可发挥作用。Thermoshape 结不仅代表了量子形状效应宏观显现的可行装置，也构成了其首个可能的器件应用。