四端口量子点系统的热电性能的研究开题报告

 2024-01-18 09:06:57

1. 研究目的与意义

研究背景:

很长一段时间以来,热电效应引起了人们的极大兴趣,因为它们提供了将环境中的热量转化为电能的可能性。收集这种形式的能量可能对现代计算机芯片上的电路有用,这些电路会产生大量热量,目前需要主动冷却以避免过热。人们还可以使用收集到的能量来运行电路,例如自主传感器,或者回收损失的能量来为电池充电。不幸的是,即使经过数十年的材料研究,目前的热电材料的效率仍然很低将热量转化为电功的效率,并且只提供较低的功率。出于这个原因,到目前为止,热电能量收集仅限于某些十分基础的应用,例如在宇宙飞船中,热电发电机不需要移动任何部件,因此不需要特别注意的维护,这一事实证明热电效应在某些方面是有用的。直到最近,对四端几何结构中量子点结构的热电效应的研究才引起了广泛关注。

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2. 研究内容和预期目标

研究内容:

1.给出热电传输研究的基本热力学框架。

2.介绍微观模型及其使用量子点系统的实现。

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:

(1)实验法

(2)参考文献分析法

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4. 参考文献

[1] B. Sothmann, R. Snchez, and A. N Jordan, Thermoelectric energy harvesting with quantum dots, Nanotechnology 26, 032001 (2015).
[2] J.-H. Jiang and Y. Imry, Linear and nonlinear mesoscopic thermoelectric transport with coupling with heat baths, C. R. Phys. 17, 1047 (2016).
[3] G. Benenti, G. Casati, K. Saito, and R. S. Whitney, Fundamental aspects of steady-state conversion of heat to work at the nanoscale, Phys. Rep. 694, 1 (2017).
[4] J. P. Pekola and B. Karimi, Colloquium: Quantum heat transport in condensed matter systems, Rev. Mod. Phys. 93, 041001 (2021).
[5] R. Wang, C. Wang, J. Lu, and J.-H. Jiang, Inelastic thermoelectric transport and fluctuations in mesoscopic systems, Adv. Phys.: X 7, 2082317 (2022).
[6] V. Mukherjee and U. Divakaran, Many-body quantum thermal machines, J. Phys.: Condens. Matter 33, 454001 (2021).
[7] R. S. Whitney, Most Efficient Quantum Thermoelectric at Finite Power Output, Phys. Rev. Lett. 112, 130601 (2014).
[8] R. S. Whitney, Finding the quantum thermoelectric with maximal efficiency and minimal entropy production at given power output, Phys. Rev. B 91, 115425 (2015).
[9] V. S. Khrapai, S. Ludwig, J. P. Kotthaus, H. P. Tranitz, and W. Wegscheider, Double-Dot Quantum Ratchet Driven by an Independently Biased Quantum Point Contact, Phys. Rev. Lett.97, 176803 (2006).
[10] V. S. Khrapai, S. Ludwig, J. P. Kotthaus, H. P. Tranitz, and W. Wegscheider, Counterflow of Electrons in Two Isolated Quantum Point Contacts, Phys. Rev. Lett. 99, 096803 (2007).

5. 计划与进度安排

(1) 2024年12月16日-2024年02月20日 与指导教师联系,根据要求收集资料;
(2) 2024年02月20日-2024年03月03日 根据任务书和文献梳理完成开题报告;
(3) 2024年03月03日-2024年05月12日 按要求撰写论文,定期和指导教师汇报,完成初稿;
(4) 2024年05月12日-2024年05月22日 根据指导教师建议修改论文初稿,达到毕业论文质量要求后定稿;
(5) 2024年05月22日-2024年05月31日 制作答辩PPT,试讲,准备答辩。

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