新型自旋热电池

热电技术是绿色能源技术之一,可以将废热回收并转换为电能加以利用。影响传统热电器件性能的关键是提高热电材料的热电优值ZT。同一种材料的ZT值通常正比于电子电导(σ)和塞贝克系数(S),而反比于材料的热导率(κ)。电导率与热导率都依赖于电子的迁移率,而电导率与S也同时依赖载粒子浓度,常常同步变化。这种协同变化使得同时优化三种传导系数成为巨大的挑战。近年来,自旋热电子学的兴起为提高热电器件性能提供了新机遇。在该工作中,我们提出一种H型新型电池——自旋热电子学电池,该新型电池在一臂中利用自旋能斯特(Nernst)效应产生横向自旋流并注入另一臂,而由于逆自旋霍尔逆效应可转化为电荷电压,从而可输出电能。研究表明该电池可打破传导系数的相互依赖关系,为提高热电性能与废热回收提供新思路。                                                                          

 

Xiao-Qin Yu, Zhen-Gang Zhu, Gang Su, A. -P. Jauho, “Spin-Caloritronic Batteries”, Phys. Rev. Applied, 8, 054038 (2017).