Кванты коэффициентов Зеебека, Пельтье и Томсона в наномасштабных проводниках

Актуальность и цели. Наномасштабные проводники, в частности графеновые наноленты и углеродные нанотрубки, получают все возрастающее применение в наноэлектронике и смежных областях наноиндустрии. В них имеют место не только эффекты, связанные с электропроводимостью, но и с другими явлениями переноса, прежде всего термоэлектрические явления. Открытие квантов электропроводности в указанных нанопроводниках ставит актуальную задачу исследования возможности существования также квантов термоэлектрических коэффициентов. Целью настоящей работы является исследование условий размерного квантования термоэлектрических коэффициентов и нахождение явного вида квантов коэффициентов Зеебека, Пельтье и Томсона. Материалы и методы. Объектами исследования являются металлические графеновые наноленты с краями типа «зигзаг» и углеродные нанотрубки типа «кресло» с поперечными размерами, не превышающими 100 нм, и длиной менее длины баллистического транспорта свободных носителей заряда. В работе используются известные методы квантовой механики, физики твердого тела, кристаллофизики и теории явлений переноса в двумерном электронном газе. Результаты. Описаны термодинамические явления в графеноподобных 2D-кристаллах, исследовано влияние квантово-размерных эффектов на термоэлектрические коэффициенты и получены явные выражения для квантов коэффициентов Зеебека, Пельтье и Томсона. Выводы. Показано, что в ультратонких проводниках, поперечные размеры которых соизмеримы с дебройлевской длиной волны электрона, термоэлектрические коэффициенты квантованы и не обращаются в нуль даже при температуре, равной абсолютному нулю. Результаты. работы могут быть полезны при расчете и конструировании наноэлектронных устройств, работающих в условиях наличия температурных градиентов.