《天然资料》发文，重庆大学资料迷信再出重磅

北京时光2025年1月3日，重庆年夜学前沿穿插学科研讨院量子资料与器件研讨核心、资料迷信与工程学院潘瑜教学在国际顶级期刊《天然资料》（Nature Materials）宣布最新研讨结果。论文标题为《存在优良磁-热电优值的Bi88Sb12拓扑绝缘体》（A magneto-thermoelectric with a high figure of merit in topological insulator Bi88Sb12 ）。潘瑜教学为第一作者、通信作者，重庆年夜学为第二实现单元、通信单元，德国马普固体化学物理研讨所为第一实现单元，配合单元还包含马普微构造物理研讨所、重庆年夜学物理学院。?热电效应可实现热能与电能的直接彼此转换，可用于深空探测器用电源、余热接纳发电、静态精准控温等范畴，对实现我国“碳达峰、碳中跟”双碳目的存在主要意思。在从前二十年中，近室温（~300K）跟低温（ 300K）热电机能取得明显加强，但是年夜幅晋升高温（ 300K）热电机能依然面对宏大挑衅。比年来，拓扑资料的崛起及其明显磁场呼应特征为发明优良高温热电资料带来了新的机会。本研讨聚焦Bi1-xSbx拓扑资料，发明Bi88Sb12单晶样品在0.7T的低磁场下即展示出明显加强的磁塞贝克热电效应跟磁热电优值，最年夜磁热电优值在180K下到达1.7±0.2，明显高于其余高温热电资料。研讨发明，高品质单晶对取得优良的磁热电呼应非常主要。Bi1-xSbx系统的单晶成长极具挑衅，这是由于，Bi与Sb在恣意比例可构成固溶体且存在十分年夜的偏析系数，应用传统单晶成长方式难以取得身分均一的高品质单晶样品。针对此成绩，本研讨采取试验室自搭建的程度区熔炉，精致把持质料纯度、组分以及区熔速度，取得了高品质单晶样品。测试标明，样品在80K时表示出约1017cm-3的载流子浓度跟高于4×105cm2/Vs的迁徙率，磁塞贝克系数明显加强，在0.7T低磁场下磁热电优值（zT）取得了近3倍的晋升。联合试验与实践剖析，本研讨深刻研讨了Bi88Sb12系统优良磁热电机能的来源机制。实践指出，磁场加强的塞贝克效应与拓扑资料的线性色散能带、盘旋频率跟费米能级等亲密相干。Bi88Sb12的磁场加强塞贝克效应恰是得益于该系统的狄拉克线性色散能带。与此同时，该系统存在极小的能带无效品质跟极年夜的Lande g-因子，使得其在磁场下能带产生显明的劈裂，由此惹起费米能级在非简并劈裂能带中的变更，并终极影响磁塞贝克效应。?别的，经由过程对照此前报道的最优磁热电机能，本研讨进一步修改了最优磁场（即取得zT峰值的磁场）与温度（即取得zT峰值的温度）的依附关联，指出最优磁场随温度下降而明显下降。比方，此前报道的zT峰值（zT=1.28）于220K、1.7T前提下取得，而本任务zT峰值（zT=1.7±0.2）于180K取得，仅需对样品施加0.7T的低磁场。年夜幅晋升的热电机能以及明显下降的外磁场对现实利用存在主要意思，尤其将外磁场下降至永磁体可满意的低场范畴。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-024-02059-9