O Instytucie

Tytuł: Transverse and Longitudinal Magnetothermopower Promoted by Ambipolar Effect in Half-Heusler Topological Materials

Autorzy: O. Pavlosiuk*, M. Matusiak, A. Ptok, P. Wiśniewski, D. Kaczorowski*

Czasopismo: Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202522474

W ostatnich latach fazy Heuslera z rodzin REPtBi oraz REPdBi (RE-pierwiastek z grupy lantanowców) cieszą się dużym zainteresowaniem ze względu na ich topologicznie nietrywialną strukturę elektronową i wynikające z niej niezwykłe właściwości fizyczne. Wśród tych właściwości na uwagę zasługują wyjątkowo silne efekty magneto-termoelektryczne, podłużny (efekt Seebecka) oraz poprzeczny (efekt Nernsta), które mogą mieć duże znaczenie dla rozwoju technologii termoelektrycznych.

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki kompleksowych badań właściwości magneto-termoelektrycznych wysokiej jakości monokryształów związków DyPtBi i DyPdBi oraz wyniki obliczeń  struktury elektronowej dla obu materiałów. Uzyskane wyniki pozwoliły sklasyfikować te materiały jako półprzewodniki o zerowej przerwie energetycznej, w których efekt rozmycia termicznego prowadzi do wzbudzenia zarówno nośników elektronowych, jak i dziurowych, nawet w 

niskich temperaturach. Współistnienie obu typów nośników wywołuje efekt ambipolarny, który w głównej mierzy kształtuje magneto-termoelektryczne właściwości  badanych związków, przy czym DyPtBi i DyPdBi wykazują pod tym względem wyraźnie  odmienne zachowania. DyPtBi wykazuje jednocześnie duże podłużny (S_xx = 131 μV/K przy T =149 K i B=14 T) i poprzeczny (S_yx = -297 μV/K przy T = 200 K i B=14 T) efekty termoelektryczne. Ta ostania wartość stanowi jedną z największych wartości odnotowanych dla materiałów topologicznych w tym zakresie temperatur. Z kolei DyPdBi charakteryzuje się podobnie wysokimi wartościami S_xx, ale znacznie mniejszymi wartościami S_yx. Obserwacje te wskazują, że asymetria struktury pasmowej oraz stopień kompensacji nośników ładunku mają zasadniczy wpływ na wielkość obu efektów magneto-termoelektrycznych.

Uzyskane wyniki pokazują, że półprzewodniki o zerowej przerwie energetycznej, w szczególności fazy Heuslera o składzie REPtBi, stanowią obiecującą platformę do badań nad zwiększaniem efektów magneto-termoelektrycznych nawet w temperaturach zbliżonych do pokojowej.