Termoelektrični pojav v ekscitonskih izolatorjihŠtuhec, Ana (Avtor) Golež, Denis (Mentor) Mravlje, Jernej (Komentor) ekscitonski izolatorTa$_2$NiSe$_5$termoelektrični transportBoltzmannova teorijaKubova teorija linearnega odzivaSeebeckov koeficientEkscitonski izolatorji so polkovine, v katerih pri nizkih temperaturah pod vplivom Coulombske interakcije nastane kondenzat ekscitonov, vezanih stanj elektronov in vrzeli. Posledično se v disperziji odpre energijska reža in pojavijo se posebne transportne lastnosti. To stanje snovi je bilo teoretično napovedano v 60. letih prejšnjega stoletja in eksperimentalno potrjeno v 90. letih v posebnem režimu kvantnega Hallovega pojava v heterostrukturah. Nedvoumno potrditev tega stanja v kristalni snovi pa še pričakujemo. Nedavno so se pojavili kandidati za ekscitonske izolatorje, npr. Ta$_2$NiSe$_5$, vendar mehanizem njihovega faznega prehoda v izolatorsko fazo ni docela jasen. Pogost pristop k razrešitvi tovrstnih vprašanj so meritve transportnih lastnosti, ki odražajo odziv sistema na zunanje motnje. V magistrskem delu nas zanima teorija termoelektričnega transporta. Osredotočimo se na Seebeckov koeficient, ki pove, kolikšna napetost se inducira med koncema vzorca zaradi temperaturnega gradienta. V prvem delu naloge opišemo splošno teorijo transporta elektronov v kristalih, ki semiklasično sloni na Boltzmannovi teoriji, kvantno pa na Kubovi formuli linearnega odziva. V drugem delu v okviru približka povprečnega polja študiramo minimalni model ekscitonskega faznega prehoda v enodimenzionalnem elektronskem plinu ter njegov Seebeckov koeficient. Ugotovimo, da se kondenzacija ekscitonov lahko izraža v kvalitativno različnih oblikah disperzije in temperaturne odvisnosti Seebeckovega koeficienta. Pomemben rezultat je, da sipanje močno spremeni termoelektrični transport pri nizkih temperaturah, zato semiklasični opis ne zadošča. V tretjem delu opišemo Ta$_2$NiSe$_5$ s približkom tesne vezi in približkom povprečnega polja ter numerično izračunamo Seebeckov koeficient, tako v okviru Boltzmannove kot tudi Kubove teorije. Rezultat primerjamo z eksperimentalnimi meritvami in ugotovimo kvalitativno dobro ujemanje pri nizkih temperaturah. Prepoznamo tudi neskladja in predlagamo, kako bi jih lahko v prihodnosti razrešili.20252025-09-13 08:15:04Magistrsko delo/naloga173113VisID: 153371COBISS_ID: 248960515sl