2020年9月24日
随着能源消耗的增大，寻求新的干净能源一直是研究热点。因此，研究新型材料的热电性质有重要意义。
常见的高性能热电材料具有窄带隙（室温下大约为10kBT），能带具有多能谷结构。Nb3SiTe6是一种新型的节线半金属，其能带结构的带隙约为0.24eV，并且能带中存在多能谷结构。作为一种层状材料，它可以用于制备薄层的微纳器件。基于以上原因，研究它的热电性质是非常重要的。在本文中，我们通过制备不同厚度的器件，利用PPMS研究不同厚度下电学和热电输运性质。研究发现，随着层数减少，系统中电声耦合会被抑制，和前人的电学研究结果一致。在热电方面，明显观察到薄层样品的塞贝克系数与温度成线性关系。同时，我们通过对比不同厚度的样品还发现，塞贝克系数的大小与载流子浓度存在特殊依赖关系。对于载流子浓度较小的器件，塞贝克系数随着载流子浓度增大而减小。当载流子浓度较大时，塞贝克系数反而随粒子浓度增大而增大。这一特点在同一薄层样品中通过离子液体调控载流子浓度得到了证实。为了理解这一性质，我们通过第一性原理计算Nb3SiTe6能带结构发现，在低载流子浓度下，体系只有一个能带占据，表现为单一能带体系。因此，载流子浓度的增大会引起塞贝克系数的下降。而当载流子浓度进一步增大时，费米面将包含多个能带，能带间的声子散射会使塞贝克系数增大。此外，载流子浓度最高的样品表现出了极大的功率因数，这一数值与其他材料中的记录值接近。
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