综述：拓扑材料的热磁性质

Adv. Funct. Mater. 2025, 2506631
https://doi.org/10.1002/adfm.202506631

近年来，越来越多的拓扑材料表现出优异的热磁（TM）性能，其显著的双极效应和线性能带带来的高载流子迁移率改善了这种性能。

本文综述了TM输运理论、基于能带结构特征的拓扑材料TM特性以及TM器件的新结构。同时，讨论了反常能斯特效应与Berry曲率之间的关系，并提出了几种优化TM性能的有效策略：线性带导致磁场下更高的态密度和热功率，而声子拖曳则贡献了额外的热功率。

本文综述了拓扑材料中的TM现象，并总结了优化或发现高性能TM材料的有效策略。

能斯特效应和艾丁斯豪森效应之间的关系

能斯特热电电导率𝛼可表示为

拓扑材料的普通能斯特输运性质。

拓扑材料的反常能斯特输运性质。

Peltier效应和Ettingshausen效应的示意图。多级TE制冷机需要p型和n型半导体腿。而TM制冷机和无限级TM制冷机只需要单一材料。

拓扑绝缘体、狄拉克半金属、半导体线半金属和外尔半金属等拓扑材料的能斯特功率因数N和能斯特优值zNT

拓扑热磁材料

Pb1-xSnxSe、Ag2Te、Cd3As2、TbPtBi中的拓扑物性与热磁性能。

WTe2能带结构和能斯特热功率的磁场温度依赖性。

Mg2Pb、PtSn4、EuAl2Si2、NbP、NbSb2、TaCo2Te2的能带结构。

反常能斯特材料

磁性拓扑半金属的反常能斯特效应。

热磁器件

利用能斯特效应和各向异性塞贝克效应的横向热电器件的示意图。

调节策略：线性色散带与声子拖曳效应

单个狄拉克锥中费米能级的温度依赖性

ZrTe5中温度诱导的拓扑相变；EuMnBi2拉伸应变的能带结构；Mg3Bi2的拓扑相变的示意图。

声子拖曳效应示意图，与能斯特效应相关依赖性。