利用顺磁子自旋的热电效应

内容摘要:受美国国防部多学科大学研究计划资助,北卡罗来纳州立大学等研究发现,在顺磁性材料中,电子自旋的局部热扰动可以将热能转换为电能,这种效应被称为“顺磁子阻力热电效应”。
中国供热网:受美国国防部多学科大学研究计划资助,北卡罗来纳州立大学等研究发现,在顺磁性材料中,电子自旋的局部热扰动可以将热能转换为电能,这种效应被称为“顺磁子阻力热电效应”。

顺磁体内部一般是无规则的电子自旋,但也存在寿命短、短程、局部有序的顺磁电子。研究人员发现,顺磁子会在温差驱动下移动,推动自由电子产生热电势,并通过加热掺杂锂的碲化锰材料验证了这项结论。这种材料是一种p型反铁磁半导体,奈耳温度为304 K,具有良好的热电性。加热至304 K~900 K时,材料转为顺磁体,但热电效应不降反升。这是因为,加热后材料中的顺磁子寿命超过载流子-磁振子相互作用时间,自旋空间对应的长度大于载流子的有效玻尔半径和德布罗意波长,顺磁子可被视作磁振子,带来热电效应。实验表明,掺杂率4.5×1020cm -3 的 碲化锰材料在温度>900 K时,热电优值> 1。
  

这项研究提出了产生热电效应的新原理,为制备高效热电材料提供了实验支持,有望促进热电材料在能量回收等领域的应用。
标签: 热电效应
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