物理所低维半导体纳米材料的结构与热电特性研究取得进展

图1. 砷化铟纳米线热电测量器件示意图与室温输运行为。（a）纳米线热电测量器件示意图与对应的SEM图，测量电极TM1和TM2同时还作为温度计校准加热电极Ih在纳米线两端造成的温度差ΔT。（b）纳米线两端的热电势与造成温度差ΔT的加热功率P成正比。（c）砷化铟纳米线的电导（红）和热电势（黑）于栅压的依赖关系；插图为（a）图中的SEM的放大图，可以看出TM1和TM2电极中由单根的砷化铟纳米线连接，图中的标尺为2mm。

图2. 不同温度下栅压的对砷化铟纳米线（直径为23nm）的电导和热电势的调控作用。（a）300-40K范围内栅压对纳米线电导的调控作用；100K以下时电导曲线的台阶式变化源于电子对一维子能带的填充。（b）40K时电导随栅压变化实验曲线（空心圆圈）和仅考虑热展宽（点划线）、同时考虑热展宽与散射展宽（实线）下的一维子能带填充模拟计算曲线的对比。（c）100，70，40K下栅压对热电势S的调控作用，垂直的虚线有助于观察一维子能带开始填充时造成的对应热电势峰值。（d）态密度与纳米线中一维电子浓度的依赖关系。

图3. 40K时热电势S（蓝色），电导G（红色）和电导变化dG/GdVg（紫红色）对栅压的依赖关系，表明热电势的振荡与电导的台阶式变化都是砷化铟纳米线中电子填充一维子能带造成的。

图4. 40-300K范围内，一维限制效应对砷化铟纳米线功率因子的影响。（a-d）300，100，70和40K时，砷化铟纳米线（直径23nm）栅压调控的功率因子σS²与一维电子浓度（下轴）和等价电子体浓度（上轴）的依赖关系。100K以下时，一维子能带填充的效应开始较为明显。（e）直径23纳米的圆柱形砷化铟纳米线的功率因子与电子浓度关系，其中弛豫时间近似为 τ~E^-1/2。不同的曲线来源于是否计入散射对能级展宽的影响。