迫使电子流垂直热流需要外部磁场——这就是所谓的能斯特的效果。在一个永久磁化材料(铁磁体),一个反常能斯特效应(一)存在,可以从热发电,即使没有一个磁场。
的反常能斯特效应尺度铁磁体磁矩。反铁磁性物质,两种补偿磁格显示没有外部磁矩和没有可衡量的外部磁场,因此不应该表现出任何一个的。然而,我们最近了解到新拓扑的概念可以应用到达到大能斯特影响磁铁。
特别是,我们知道数量称为贝瑞阶段与安逸,可以大大增加。然而,一反铁磁性物质在很大程度上仍是未知的,部分是因为一是认为不存在。值得注意的是,一个联合研究小组的马克斯·普朗克化学物理研究所固体在德累斯顿,德国,与合作者在美国俄亥俄州立大学、辛辛那提大学找到了一个大的反常能斯特效应,大于在几乎所有YbMnBi2铁磁物质,一个反铁磁性物质。
已经观察到的一个的可能的拓扑结构,高旋轨道耦合,复杂而不能完全补偿YbMnBi2的磁结构。YbMnBi2休息时间反演对称性的斜交旋转结构,提供一个非零贝瑞曲率。同时,大型旋轨道耦合的铋元素有助于产生一个大的外在的贡献。
基于这道菜,一定阶级的反铁磁性物质与non-collinear自旋结构和大型旋轨道耦合可以表现出反常能斯特效应。研究人员惊奇当他们观察到这么大一个的YbMnBi2,达到6 mV / K,这是一个记录值为反铁磁性物质和高达这些值以前观察到的最好的铁磁体。
在实际应用程序中,可以使用这个新现象进行简单的能量转换器:横向热电装置的电压产生垂直于热量流动。设备由只有一块材料(图b)。商用基于塞贝克效应的热电发电机是复杂的总成由小块的n型和p型半导体材料(图一)。亚博网站下载
与铁磁体,这常常受到载流子迁移率低、反铁磁性物质也可以表现出更高的机动性,因此显示更好的导电性。一起的低导热性,一个异常热电品质因数YbMnBi2 (zT型),这是一个数量级高于所有已知的铁磁体。
“虽然一值非常大,zT型值远高于铁磁体,整体热电性能仍然需要改进的实际应用,”Yu说,组长的固态化学在德累斯顿的MPI论坛。她仍在继续,“然而,这项研究显示了热电应用反铁磁性物质的巨大潜力,因为他们有更好的性能比铁磁体。我们相信我们的工作仅仅是开始的发现更有趣的热电材料在未来。”亚博网站下载
来源:https://www.cpfs.mpg.de/en