- PII
- S0370274X25020109-1
- DOI
- 10.31857/S0370274X25020109
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume 121 / Issue number 3-4
- Pages
- 228-234
- Abstract
- Термоэлектрические эффекты в p-n переходах широко используются для генерации энергии из градиентов температуры, создания компактных охладителей Пельтье и, в последнее время, для чувствительного детектирования инфракрасного и терагерцового излучения. Обычно предполагается, что электроны и дырки, создающие термоэлектрический ток, находятся в равновесии и имеют общий квазиуровень Ферми. Мы показываем, что отсутствие межзонного равновесия приводит к аномальному знаку и величине термоэлектрического напряжения, возникающего на p-n переходе. Аномалии возникают при условии, что диффузионная длина неосновных носителей заряда превышает размер горячего пятна на переходе. Нормальная величина термоэлектрического напряжения частично восстанавливается, если допускается межзонное туннелирование на p-n переходе. Предсказываемые эффекты могут быть важны в криогенно охлаждаемых фотоодекторах на основе двуслойного графена и квантовых ям CdHgTe.
- Keywords
- Date of publication
- 16.09.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 14
References
- 1. A. Rogalski, M. Kopytko, and P. Martyniuk, Appl. Phys. Rev. 6, 021316 (2019).
- 2. F. H. L. Koppens, T. Mueller, P. Avouris, A. C. Ferrari, M. S. Vitiello, and M. Polini, Nature Nanotech. 9, 780 (2014).
- 3. N. M. Gabor, J. C. W. Song, Q. Ma, N. L. Nair, T. Taychatanapat, K. Watanabe, T. Taniguchi, L. S. Levitov, and P. Jarillo-Herrero, Science 334, 648 (2011).
- 4. S. Castilla, B. Terres, M. Autore, L. Viti, J. Li, A. Y. Nikitin, I. Vangelidis, K. Watanabe, T. Taniguchi, E. Lidorikis, M. S. Vitiello, R. Hillenbrand, K.-J. Tielrooij, and F. H. Koppens, Nano Lett. 19, 2765 (2019).
- 5. S. Castilla, I. Vangelidis, V.-V. Pusapati, J. Goldstein, M. Autore, T. Slipchenko, K. Rajendran, S. Kim, K. Watanabe, T. Taniguchi, L. Martin-Moreno, D. Englund, K.-J. Tielrooij, R. Hillenbrand, E. Lidorikis, and F. H. L. Koppens, Nat. Commun. 11, 4872 (2020).
- 6. E. Titova, D. Mylnikov, M. Kashchenko, I. Safonov, S. Zhukov, K. Dzhikirba, K. S. Novoselov, D. A. Bandurin, G. Alymov, and D. Svintsov, ACS Nano 17, 8223 (2023).
- 7. D. Brida, A. Tomadin, C. Manzoni, Y. J. Kim, A. Lombardo, S. Milana, R. R. Nair, K. S. Novoselov, A. C. Ferrari, G. Cerullo, and M. Polini, Nat. Commun. 4, 1987 (2013).
- 8. E. Malic, T. Winzer, F. Wendler, and A. Knorr, Physica Status Solidi (b) 253, 2303 (2016).
- 9. G. Alymov, V. Vyurkov, V. Ryzhii, A. Satou, and D. Svintsov, Phys. Rev. B 97, 205411 (2018).
- 10. I. Gierz, M. Mitrano, J. C. Petersen, C. Cacho, I. C. Edmond Turcu, E. Springate, A. Stohr, A. Kohler, U. Starke, and A. Cavalleri, J. Phys. Condens. Matter 27, 164204 (2015).
- 11. S. V. Morozov, V. V. Rumyantsev, M. S. Zholudev, A. A. Dubinov, V. Y. Aleshkin, V. V. Utochkin, M. A. Fadeev, K. E. Kudryavtsev, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretskii, V. I. Gavrilenko, and F. Teppe, ACS Photonics 8, 3526 (2021).
- 12. G. Alymov, V. Rumyantsev, S. Morozov, V. Gavrilenko, V. Aleshkin, and D. Svintsov, ACS Photonics 7, 98 (2020).
- 13. N. Holonyak and S. F. Bevacqua, Appl. Phys. Lett. 1, 82 (1962).
- 14. Z. I. Alferov, V. Andreev, E. Portnoi, and M. Trukan, Sov. Phys. Semiconductors 3, 1107 (1970).
- 15. G. J. Pikus, Osnovy teorii poluprovodnikovych priborov, Nauka, Moscow (1965).
- 16. M. S. Foster and I. L. Aleiner, Phys. Rev. B 79, 085415 (2009).
- 17. F. Ghahari, H.-Y. Xie, T. Taniguchi, K. Watanabe, M. S. Foster, and P. Kim, Phys. Rev. Lett. 116, 136802 (2016).
- 18. B. N. Narozhny, I.V. Gornyi, M. Titov, M. Schütt, and A.D. Mirlin, Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics 91, 1 (2015).
- 19. P. Alekseev, A. Dmitriev, I. Gornyi, V. Y. Kachorovskii, B. Narozhny, and M. Titov, Phys. Rev. B 97, 085109 (2018).
- 20. A. Tomadin and M. Polini, Phys. Rev. B 104, 125443 (2021).
- 21. I. C. Ballardo Rodriguez, B. El Filali, O. Y. Titov, and Y. G. Gurevich, Int. J. Thermophys. 41, 65 (2020).
- 22. Y. G. Gurevich and J. E. Veliazquez-Pierez, J. Appl. Phys. 114, 033704 (2013); https://doi.org/10.1063/1.4813514.
- 23. G. Span, M. Wagner, S. Holzer, and T. Grasser, Thermoelectric Power Conversion using Generation of Electron-Hole Pairs, in Large Area p-n Junctions, in 2006 25th International Conference on Thermoelectrics, IEEE, Vienna (2006), p. 23.
- 24. G. Bakan, N. Khan, H. Silva, and A. Gokirmak, Sci. Rep. 3, 2724 (2013).
- 25. A. Woessner, R. Parret, D. Davydovskaya, Y. Gao, J.-S. Wu, M. B. Lundeberg, S. Nanot, P. Alonso-Gonzalez, K. Watanabe, T. Taniguchi, R. Hillenbrand, M. M. Fogler, J. Hone, and F. H. L. Koppens, npj 2D Mater. Appl. 1, 25 (2017).
- 26. L. Ren, Q. Zhang, J. Yao, Z. Sun, R. Kaneko, Z. Yan, S. Nanot, Z. Jin, I. Kawayama, M. Tonouchi, J. M. Tour, and J. Kono, Nano Lett. 12, 3711 (2012).
- 27. E. McCann, D. S. Abergel, and V. I. Fal’ko, Solid State Commun. 143, 110 (2007).
- 28. M. Zholudev, F. Teppe, M. Orlita, C. Consejo, J. Torres, N. Dyakonova, M. Czapkiewicz, J. Wrobel, G. Grabecki, N. Mikhailov, S. Dvoretskii, A. Ikonnikov, K. Spirin, V. Aleshkin, V. Gavrilenko, and W. Knap, Phys. Rev. B 86, 205420 (2012).
- 29. N. Stander, B. Huard, and D. Goldhaber-Gordon, Phys. Rev. Lett. 102, 026807 (2009).
- 30. R. Du, M. H. Liu, J. Mohrmann, F. Wu, R. Krupke, H. von Lohneysen, K. Richter, and R. Danneau, Phys. Rev. Lett. 121, 127706 (2018).
- 31. Z. D. Kvon, E. B. Olshanetsky, D. A. Kozlov, E. Novik, N. N. Mikhailov, and S. A. Dvoretsky, Low Temp. Phys. 37, 202 (2011).
- 32. Z. D. Kvon, E. B. Olshanetsky, E. G. Novik, D. A. Kozlov, N. N. Mikhailov, I. O. Parm, and S. A. Dvoretsky, Phys. Rev. B 83, 193304 (2011).
- 33. C. Crowell and S. Sze, Solid-State Electronics 9, 1035 (1966).
- 34. H. Card, Solid-State Electronics 20, 971 (1977).
