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摘要：研究团队采用角分辨光电子能谱方法，阐明近藤效应提高热电材料性能的机制，电子的动态性可能是提高热电材料性能的关键。

关键词：近藤效应、热电材料、态密度、电子散射、角分辨光电子能谱法

要点

虽然已知利用电子散射对提高热电材料性能有效，但是此前一直难以通过实验检测电子散射的信息。
此次，通过采用角分辨光电子能谱的方法，成功检测到电子散射的能量相关性。由此首次通过实验明确，由近藤效应引起的异常热电特性可以用电子散射效应来解释。
通过将本方法应用于所有材料，有望推动以电子散射为源头的高性能热电材料的开发，促进热电转换技术的社会化应用。

能够从被废弃的热中获取电能的热电转换技术是一种强有力的节能技术，但要成为支撑社会和产业的核心技术，还需要进一步提高构成材料的性能。此前一直是基于态密度的能量相关性来理解热电材料的性质。另一方面，近年来的研究发现，在一些高性能热电材料中，仅从态密度方面难以理解其性质，由此逐渐意识到此前被忽视的电子散射的能量相关性的重要性。也就是说，聚焦电子散射推进材料开发，有望实现热电材料性能的大幅提升。然而，到目前为止，尚未有在热电材料中实际观测到电子散射能量相关性的例子，一直停留在理论预测阶段。

此次，研究团队采用角分辨光电子能谱方法（图1），详细调查了因近藤效应呈现异常热电特性的YbCu₂Si₂物质中电子的性质，成功提取出态密度及电子散射的信息。

图1. 角分辨光电子能谱的概念图（左）和此次实验得到的YbCu2Si2中电子能量与运动量的关系（右）。

图2（a）是此次实验得到的态密度与能量的关系，图2（b）是显示表征电子散射的弛豫时间与能量关系的图表。弛豫时间是指电子被散射前的时间，这种变化反映了电子的“动态性”。在态密度中观测到了源自近藤效应的峰值，弛豫时间以该峰值能量为界，变化朝着向费米能量的方向增大。为了解释该物质的热电特性，费米能量处图表的斜率需为正（上升趋势），可以发现图2（a）的态密度不满足该条件，而图2（b）的弛豫时间满足该条件。因此，证实了该物质的异常热电特性无法像普通材料那样从态密度的观点解释，而是电子散射起到了主要作用。

图2. 此次分析得到的YbCu2Si2中电子的态密度（a）和弛豫时间（b）的能量相关性。

本研究首次通过实验证实，电子的动态性可能是提高热电材料性能的关键。期待以本研究成果为契机，通过实验阐明可能成为下一代热电材料的物质中电子散射的影响，控制电子散射提升性能，从而促进热电转换技术的社会化应用。

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DOI：10.1063/5.0291138

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通过实验阐明近藤效应提高热电材料性能的机制，动态电子高效地将热转化为电

发现降低物质热导率的新机制 ～开发高性能热电材料的新指针～

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