量子热机循环中的拓扑相变

我们探究了量子热机功和效率中拓扑相变（TPT）的特征，该热机使用单层拓扑绝缘体锡烯（stanene）在外电场中作为工作物质。电场强度控制锡烯的平庸与拓扑绝缘体相。我们研究了 TPT 在两类热力学循环中的影响，一类含绝热阶段，一类不含。对于绝热情形，我们考察了量子 Otto 循环。我们发现，在 TPT 临界点处，功和效率随电场强度的变化曲线均呈现扭折。对于非绝热情形，我们考虑了一个由两条等温过程和两条等电过程组成的理想 Stirling 型循环。我们发现除非引入电压偏置以将所涉能带限制于费米能级之上的电子流形，否则没有 TPT 的特征。在此情形下，根据等电阶段中电场强度的相对大小，在临界值上下功和效率均变为零。