名古屋大学
热电半金属Ta2PdSe6电流发生器示意图
信用:中野昭夫 正如电压差可以产生电流一样，温差也可以在热电材料中产生电流，这取决于其“珀尔帖电导率”(P)
现在，来自日本的研究人员在Ta2PdSe6单晶中展示了一种前所未有的大磷，比商业上可获得的最大磷大200倍，为新的研究途径打开了大门，并彻底改变了现代电子技术
我们知道，在金属导体两端存在电压差的情况下，电流在导体内部流动
然而，这不是产生电流的唯一方法
事实上，温差也可能起作用
这种被称为“塞贝克效应”的现象奠定了热电领域的基础，该领域研究的是在温差作用下产生电能的材料
类似于电导率的概念，热电由珀尔帖电导率P控制，该电导率将热电电流与温度梯度联系起来
然而，与它的电学对应物不同，P较少被探索和理解
例如，P能有多大，有理论上限吗？大P的可能性不仅仅是好奇，它可能会改变现代电子产品的游戏规则
发表在《物理杂志:能源》上的一项新研究在这方面带来了希望，报道了在温度为10 K的Ta2PdSe6晶体中观察到100 A·cm-1k-1的P，这是有史以来报道的最大的块状固体
“Ta2PdSe6在结构上类似于Ta2NiSe5，我们发现这种材料具有独特的结构和传输特性
这让我们把注意力集中在Ta2PdSe6的性质上，我们最终发现了巨大的珀耳帖电导率，”日本名古屋大学助理教授中野昭夫解释说，他领导了进行这项研究的研究团队
该团队制备了高质量的Ta2PdSe6单晶，并使用扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱和X射线衍射对其化学成分进行了表征
接下来，他们测量了它的电导率、热电势和霍尔电阻率，并基于考虑电子和空穴的双载流子模型(没有电子，由正电荷等于电子电荷的粒子表示)进行了计算，以解释他们的发现
他们发现，当温度进一步降低时，其他热电材料在下降之前最多达到1a·cm-1k-1数量级的P，而Ta2PdSe6在100 K以下显示出P的快速增长，达到高两个数量级的值
这表明大的磷来自低的残余电阻率
模拟计算表明，令人惊讶的P值是由晶体内部空穴的高迁移率、低浓度和大质量引起的
这一发现会带来哪些实际影响？“Ta2PdSe6可以用作隔离在低温空间中的超导螺线管的电流源
由于其大的P，1 cc的立方样品可以为温度差1 K的螺线管提供100 A的电流
此外，没有外部电流引线将使系统紧凑简洁，降低冷却成本
中野
“然后，这可以延续到设计一台紧凑、低成本的磁共振成像机，使未来的医疗诊断更加方便
"
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