基于Majorana费米子的热电性质

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本文利用散射矩阵方法研究了基于Majorana费米子的双电极模型,以及双量子点单电极模型的热电性质.分别计算了电导,热电势,热导以及ZT品质因子随费米能的变化.  首先对在二维拓扑绝缘体中基于Majorana费米子双电极模型的热电性质进行了研究.计算结果发现在相同的温度下当量子线的两端majorana费米子与左右电极的耦合能分别取值2.5meV,0.5meV和0.25meV时,在零费米能处,电导和热导有峰值.电导和热导随耦合能取值的增大而增大,随耦合能取值的减小而减小.热导在电子空穴对称时出现峰值.当费米能小于0时,热电势为负值是因为输运的载流子为电子.当费米能大于0时,热电势为正值因为载流子中空穴占主导.ZT受耦合能的影响较大,ZT随着耦合能取值的增大而减小.当纳米线与左电极的耦合能取值2.5meV保持不变,纳米线与右端电极的取值分别为2.5meV,0.025meV和0时,对相应的热电性质进行研究.当纳米线与右端电极的取值为0时,系统由双电极模型变为了单电极模型,此时电导和热导为双电极模型时的一半.当量子线的两端与左右电极的耦合能取值保持2.5meV不变,研究电导,热电势,热导和ZT品质因子在不同的温度中随费米能的变化,结果表明随着温度的上升电导有所下降,在所选温度范围内热导有所上升.当量子线的两端与左右电极的耦合能取值较小时(0.025meV)时,随着温度的升高电导有所下降.当纳米线的左端与左电极的耦合能取值2.5meV保持不变,纳米线的右端与右端电极的取值为0时,随着温度的升高电导有所下降,热导有所上升,这时系统为单电极模型.  同时利用散射矩阵的方法研究了基于Majorana费米子的双量子点单电极模型的热电性质,分别对Andreev反射电导,热电势,热导和ZT品质因子随费米能的变化进行了理论分析.当双量子点能级为0,左边电极与左边量子点1的耦合能为0.25meV时,由于Majorana费米子和量子点的存在电导有三个峰值,在两个能级之间,电导有极小值.热导随温度的升高,峰值变宽不再那么尖锐.当能级与次能级不同载流子数目相同时,净电流为零,进而热电势为零.ZT品质因子的变化起伏主要是由于热电势的变化.当在出现电子空穴对称时,热电势为零,这时ZT值为零.当两个量子点的能级不同时,系统的热电特性也发生了变化.
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