論文の概要: Gate-tunable direct and inverse electrocaloric effect in trilayer graphene

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.03062v1
• Date: Fri, 8 Jan 2021 15:28:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-17 08:26:58.372600
• Title: Gate-tunable direct and inverse electrocaloric effect in trilayer graphene
• Title（参考訳）: 三層グラフェンにおけるゲート可変直接及び逆電気カロリック効果
• Authors: Natalia Cort\'es, Oscar Negrete, Francisco J. Pe\~na and Patricio Vargas
• Abstract要約: 電気カロリック(EC)効果は、断熱電界変化を受ける際に材料の温度変化及び/又はエントロピーを可逆的に行う。 熱源に接続された三層グラフェン構造の重ね合わせにEC効果が敏感であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The electrocaloric (EC) effect is the reversible change in temperature and/or entropy of a material when it is subjected to an adiabatic electric field change. Our tight-binding calculations linked to Fermi statistics, show that the EC effect is sensitive to the stacking arrangement in trilayer graphene (TLG) structures connected to a heat source, and is produced by changes of the electronic density of states (DOS) near the Fermi level when external gate fields are applied on the outer graphene layers. We demonstrate the AAA-stacked TLG presents an inverse EC response (cooling), whereas the EC effect in ABC-stacked TLG remains direct (heating) regardless of the applied gate field potential strength. We reveal otherwise the TLG with Bernal-ABA stacking geometry generates both the inverse and direct EC response in the same sample, associated with a gate-dependent electronic entropy transition at finite temperature. By varying the chemical potential to different Fermi levels, we find maxima and minima of the DOS are located near the extremes of the electronic entropy, which are correlated with sign changes in the differential entropy per particle, giving a particular experimentally measurable electronic entropy spectrum for each TLG geometry. The EC effect in quantum two-dimensional layered systems may bring a wide variety of prototype van der Waals materials that could be used as versatile platforms to controlling the temperature in nanoscale electronic devices required in modern portable on-chip technologies.
• Abstract（参考訳）: エレクトロカロリック(ec)効果は、断熱電界変化を受ける際の材料の温度および/またはエントロピーの可逆的変化である。 フェルミ統計に関連付けられた密結合計算により、熱源に接続された三層グラフェン(tlg)構造の積層配置にec効果が敏感であることを示し、外部グラフェン層に外部ゲートフィールドを印加した場合のフェルミ準位付近の電子密度(dos)の変化からec効果が得られた。 本研究は,AAA-stacked TLGが逆EC応答(冷却)を示すのに対し,ABC-stacked TLGのEC効果は適用ゲート電位強度に関わらず直接(加熱)することを示した。 ベルナルアバの積み重ね幾何学を持つtlgは、有限温度でのゲート依存電子エントロピー転移と関連して、同じサンプルで逆および直接のec応答を生成する。 化学ポテンシャルを異なるフェルミ準位に変化させることで、DOSの最大値と最小値が電子エントロピーの極端付近にあり、粒子毎の差分エントロピーの符号変化と相関し、TLG幾何ごとに特定の実験的に測定可能な電子エントロピースペクトルを与える。 量子2次元の層状システムにおけるec効果は、現代の携帯型オンチップ技術に必要なナノスケール電子機器の温度を制御するための多用途プラットフォームとして使用できる様々なプロトタイプファンデルワールス材料をもたらす可能性がある。

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