Topologiske halvmetaller kan generere betydelige tværgående termoelektriske figurer

Den termoelektriske konverteringseffektivitet af et bestemt materiale bestemmes af værdien af ​​dets termoelektriske værdi zT. Det er en kompleks funktion af den absolutte temperatur og flere relevante transportegenskaber, herunder Seebeck-koefficienten, den elektriske og termiske ledningsevne. Disse mængder måles normalt parallelt med hinanden, afspejler den langsgående termoelektriske effekt.

Optimering af zT i konventionelle termoelektriske materialer opfylder alvorlige begrænsninger. For eksempel, den ene kommer fra ladningskompensation af elektroner og huller, der bidrager modsat af Seebeck-effekten. Den anden er Wiedemann-Franz-loven, der grundlæggende binder den elektriske og den termiske ledningsevne, gør uafhængig optimering af de to mængder umulig.

En nylig artikel af J. S. Xiang et al. udgivet i Sci. Kina-Phys . Mech. Astron . har demonstreret en meget større tværgående figur af værdi i et topologisk halvmetal i lave magnetiske felter, i forhold til dens langsgående modstykke. Dette ligner simpelthen den meget større tværgående (Hall) ledningsevne i forhold til dens langsgående modstykke, der generelt observeres i mange topologiske halvmetaller i lave felter.

De store tværgående zT -værdier i topologisk semimetal drager fordel af nogle af dets iboende træk. Disse omfatter sameksistens af elektroner og huller, som, i tilfælde af tværgående termoelektricitet, vil bidrage additivt til hinanden, og den topologisk beskyttede høje ladningsmobilitet er, i høj grad, fri for gitterets ufuldkommenhed. Rent faktisk, Dirac semimetal Cd3As2, som er fokuseret i dette papir, har en meget høj elektronmobilitet på trods af dens ubetydelige gittertermiske ledningsevne af denne grund.

Mere spændende, topologiske halvmetaller kan have en overdreven tværgående termoelektrisk effekt, kendt som unormal Nernst -effekt, stammer fra den udtalte Berry -krumning nær Fermi -niveauet. Desuden, hvis man betragter et magnetisk topologisk halvmetal, den store tværgående termoelektricitet vises i fravær af eksternt felt.

Ifølge avisen, den tværgående termoelektriske effekt tilbyder nogle flere fordele i forhold til dens langsgående modstykke:den kræver ikke to (n og p) typer termoelektrisk materiale til at konstruere en enhed, fordi de elektriske og termiske strømme er ortogonale og afkoblede i dette tilfælde; høj elektrisk ledningsevne og lav varmeledningsevne kan let realiseres med en anisotropisk forbindelse.