New bulk materials for thermoelectric power generation: clathrates and complex antimonides

Chemistry of Materials

Volumn 22, Issue 3, 2010, Pages 604-611

  Kleinke, Holger ^a  

^a UNIVERSITY OF WATERLOO   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALTERNATIVE ENERGY; ANTIMONIDES; BAND STRUCTURE ENGINEERING; BULK MATERIALS; CAGE COMPOUNDS; CLATHRATES; FILLED SKUTTERUDITES; HIGH TEMPERATURE; LOW THERMAL CONDUCTIVITY; NANO-STRUCTURING; NEW MATERIAL; THERMOELECTRIC MATERIAL;

HYDRATES; THERMAL CONDUCTIVITY; THERMOANALYSIS; THERMOELECTRIC POWER;

CRYSTAL ATOMIC STRUCTURE;

EID: 76249131853     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm901591d     Document Type: Review

References (114)

1. Tritt, T. M. Science 1999, 283, 804-805.
2. DiSalvo, F. J. Science 1999, 285, 703-706.
3. Bell, L. E. Science 2008. 321, 1457 1461.
4. http://wwwl.eere.energy.gov/vehiclesandfuels/technologies/engines/ waste-heat.html.
5. Yang, J.; Caillat, T. Mater. Res. Bull. 2006, 31, 224-229.
6. Tritt, T.; Böltner, H.; Chen, L. Mater flies. Bull. 2008, 33, 366-368.
7. Rowe, D. M., Thermoelectrics Handbook: Macro to Nano; CRC Press, Taylor & Francis Group: Boca Raton, FI., 2006.
8. Snyder. G. J.: Toberer. E. S. Nat. Mater. 2008, 7, 105-114.
9. Sofo, J. O.; Mahan, G. D. Phys, Rev, B 1994, 49, 4565-4570.
10. Mott, N. F.; Jones, H., The Theory of the Properties of Metals and Alloys; Dover Publications: New York. 1958; p 310.
11. Mahan, G. D.; Sofo, J. O. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 7436-7439.
12. Rao, A.: Ji, X.; Tritt, T. M. Mater, Res. Bull. 2006, 31, 218-223.
13. Franz, R.; Wiedemann, G. Ann. Phys. 1853, 165, 497-531.
14. Lorenz, L. Ann Phys. Chem. 1872, 223, 429-452.
15. Hsu, K. F.; Loo, S.; Guo, F.; Chen, W.; Dyck, J. S.; Uher, C.; Hogan, T.; Polychroniadis, E. K.; Kanatzidis, M. G. Science 2004, 303, 818-821.
16. Sootsman, J. R.; Kong, H.; Uher, C.; D'Angelo, J. J.; Wu, C.-I.; Hogan, T. P.; Caillat, T.; Kanatzidis, M. G. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8618-8622.
17. Faleev, S. V.; Léonard, F. Phys. Rev. H 2008, 77, 214304/1-214304/9.
18. Slack, G. A. New Materials and Performance Limits for Thermoelectric Cooling. In CRC Handbook of Thermoelectrics; Rowe, D. M. Ed.; CRC Press: Boca Raton. FL. 1995; pp 407-440.
19. Slack, G. A. Mater, Res. Soc.Symp. Proc. 1997, 478, 47-54.
20. Nolas, G. S.: Slack. G. A.; Schujman, S. B. Semicond. semimet. 2001, 69, 255-300.
21. Nolas, G. S.; Morelli, D. T.; Tritt, T. M. Annu. Rev. Mat. Sci. 1999, 29, 89-116.
22. Kauzlarich, S. M.; Brown, S. R.; Snyder, G. J. Dalton Trans. 2007, 2099-2107.
23. Terasaki, I.; Sasago, Y.; Uchinokura, K. Phys. Rev. B 1997, 56, R12685-R12687.
24. Terasaki, I. Physica B 2003, 328, 63-67.
25. Poudeu, P. F. P.; D'Angelo, J.; Downey, A. D.; Short, J. L.; Hogan, T. P.: Kanatzidis. M. G. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 3835-3839.
26. Wolfing. B.; Kloc, C.; Teubner, J.; Bucher, E. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 4350-4353.
27. May, A. F.; Fleurial, J.-P.; Snyder, G. J. Phys. Rev. B 2008, 78, 1252051-125205/12.
28. Poon, S. J, Semicond, Semimet. 2001, 70, 37-75.
29. Shutoh, N.; Sakurada. S. J. Alloys Compnd. 2005, 389, 204-208.
30. von Stackelberg, M. Naturwissenschaften 1949, 36, 327-333
31. von Stackelberg, M. Naturwissenschaften 1949, 36, 359-362.
32. Iversen, B. B.; Palmqvist, A. E. C.; Cox, D. E.; Nolas, G. S.; Stucky, G. D.: Blake, N. P.; Metiu, H. J. Solid State Chem. 2000, 149, 455-458.
33. Bobev. S.; Sevov, S. C. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 3795-3796.
34. Guloy. A. M.; Ramlau, R.; Tang. Z.; Schnelle, W.; Baitinger, M.; Grin, Y. Nature 2006, 443. 320-323.
35. Bobev, S.; Sevov, S. C. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3389-3390.
36. Beekman, M.; Baitinger. M.; Borrmann, H.: Schnelle, W.; Meier. K.; Nolas, G. S.; Grin, Y. J. Am., Chem. Soc. 2009, 131, 9642-9643.
37. Nesper, R. Prog, Solid State Chem. 1990, 20, 1-45.
38. Zhao, J.-T.; Corbett, J. D. Inorg. Chem. 1994, 33, 5721-5726.
39. Blake, N. P.; Mollnitz, L.; Kresse, G.; Metiu, H. J. Chem. Phys. 1999, 111, 3133-3144.
40. Blake, N. P.; Bryan, D.; Latturner, S.; Mollnitz. L.: Stucky, G. D.; Metiu, H. J. Chem. Phys. 2001, 114, 10063-10074.
41. Bentien, A.: Nishibori, E.; Paschen, S.: Iversen. B. B. Phys. Rev. B 2005, 71, 144107/1-144107/18.
42. Chakoumakos, B. C.; Sales, B. C.: Mandrus. D. G.; Nolas, G. S. J. Alloys Comod. 2000, 146, 80-86.
43. Bentien, A.; Palmqvist. A. E. C.; Bryan, J. D.; Latturner, S.: Stucky, G. D.; Furenlid, L.; Iversen, B. B. Angew, Chem., Int. Ed. 2000, 39, 3613-3616.
44. Christensen, M.; Abrahamsen. A. B.; Christensen, N. B.; Juranyi, F.; Andersen, N. H.; Lefmann, K.; Andreasson. J.; Bahl. C. R. H.; Iversen, B. B. Nat. Mater. 2008, 7, 811-815.
45. Blake, N. P.: Latturner, S.; Bryan, J. D.; Stucky. G. D.; Metiu, H. J. Chem.Phys. 2001, 115, 8060-8073.
46. Uemura, T.; Akai, K.; Koga, K.; Tanaka, T.; Kurisu, H.; Yamamoto, S.; Kishimoto, K.; Koyanagi, T.; Matsuura, M. J. Appl. Phys. 2008, 104, 013702/1-013702/8.
47. Tang, X.; Li, P.; Deng. S.; Zhang, Q. J. Appl. Phys. 2008, 704, 013706/1-013706/6.
48. Pacheco, V.; Carrillo-Cabrera, W.; Tran, V. H.; Paschen, S.; Grin, Y. Phys. Rev, Lett. 2001, 87, 099602.
49. Paschen, S.; Gspan, C.; Grogger, W.; Dienstleder, M.; Laumann, S.; Pongratz, P.; Sassik, H.; Wemisch. J.; Prokofiev, A. J. Cryst, Growth 2008, 370, 1853-1858.
50. Saramat, A.; Svensson, G.; Palmqvist, A. E. C.; Stiewe, C.; Mueller, E.; Platzek, D.: Williams. S. G. K.: Rowe. D. M.; Bryan, J. D.; Stucky, G. D. J. Appl, Phys 2006, 99, 023708/1-023708/5.
51. Cao, W.-Q.; Yan, Y.-G.; Tang, X.-F.; Deng, S.-K. J. Phys. D 2008, 41, 215105/1-215105/6.
52. Kuznetsov, V. L.; Kuznetsova, L. A.; Kaliazin, A. E.; Rowe, D. M. J, Appl, Phys. 2000, 87, 7871-7875.
53. Deng. S.; Tang, X.; Li, P.; Zhang, Q. J. Appl. Phys. 2008, 103. 073503/1-073503/6.
54. Caillat, T.: F., J. P.; Borshchevsky, A. J. Phys, Chem, Solids 1997, 58, 1119-1125.
55. Brown, S. R.; Kauzlarich, S. M.; Gascoin, F.; Snyder, G. J. Chem. Mater. 2006, 18, 1873-1877.
56. Dashjav, E.; Szczepenowska, A.: Kleinke, H. J. Mater. Chem. 2002, 12, 345-349.
57. Gascoin, F.; Rasmussen, J.; Snyder, G. J. J, Alloysm Compd. 2007, 427, 324-329.
58. Holgate, T.; Su, Z.; He, J.; Tritt, T. M.; Xu. H.; Kleinke, K. M.; Kleinke, H. MS&T08 Conference Proceedings; Pittsburgh, PA, Oct 5- 9, 2008; MS&T Partner Societies, 2008; pp 436-443
59. Xu, H.; Kleinke, K. M.; Holgate, T.; Zhang, H.; Su. Z.; Tritt, T. M.; Kleinke, H. J. Appl. Phys. 2009, 105, 053703/1-053703/5.
60. Gascoin, F.; Ottensmann, S.; Stark, D.; Haïle, S. M.; Snyder, G. J. Adv, Funct, Mater. 2005, 75, 1860-1864.
61. Yu, C.: Zhu, T. J.; Zhang, S. N.; Zhao, X. B.: He, J.; Su, Z.: Tritt, T. M. J. Appl. Phys. 2008, 104, 013705/1-013705/5.
62. Wang. X.-J.; Tang, M.-B.; Chen, H.-H.; Yang, X.-X.; Zhao, J.-T.; Burkhardt, U.; Grin, Y. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 092106/1-092106/3.
63. Braun, D. J.; Jeitschko, W. J, Less-Common Met. 1980, 72, 147-156.
64. Chakoumakos, B. C.: Sales, B. C.: Mandrus, D.; Keppens, V. Acta Crystalloer:. Sect. B 1999, 55, 341-347.
65. Zhao, W. Y.; Dong. C. L.; Wei, P.; Guan, W.; Liu, L. S.; Zhai, P. C.; Tang, X. F.; Zhang, Q. J. J. Appl. Phys. 2007, 102, 113708/1-113708/6.
66. Uher, C. Semicond. Semimet. 2001, 69, 139-253.
67. Koza. M. M.; Johnson, M. R.; Viennois, R.; Mutka, H.; Girard, L.; Ravot, D. Nat. Mater. 2008, 7, 805-810.
68. Kjekshus, A.; Rakke, T. Acta Chem, Scand. 1974, 28, 99-103.
69. Hönle. W.: von Schnering, H.-G. Z. Kristallogr. 1981, 155, 307-314.
70. Korber, N.; Richter, F. Angew. Chem., Scand. 1997, 36, 1512-1514.
71. Kleinke, H. Chem. Commun. 2000, 1941-1942.
72. Sales, B. C.: Mandrus. D.: Williams. R. K. Science 1996, 272, 1325-1328.
73. Fornari, M.; Singh, D. J. Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 3666-3668.
74. Fornari, M.; Singh, D. J. Phys. Rev. B 1999, 59, 9722-9724.
75. Anno, H.; Ashida, K.; Matsubara, K.; Nolas, G. S.; Akai, K.; Matsuura, M.; Nagao, J. Mater, Res. Soc. Symp. Proc. 2002, 691, 49-54.
76. Xu, J.; Kleinke, H. J. Comput. Chem. 2008, 29, 2134-2143.
77. Nolas, G. S.; Kaeser, M.; Littleton, R. T. I.; Tritt, T. M. Appl. Phys. Lett. 2000, 77, 1855-1857.
78. Puyet, M.: Dauscher, A.; Lenoir. B.; Dehmas, M.; Sticwc, C.; Müller, E. J, Appl, Phys. 2005, 97, 083712/1-083712/4.
79. Chen. L. D.; Kawahara, T.; Tang. X. F.; Goto, T.; Hirai, T.; Dyck, J. S.; Chen, W.; Uher, C. J. Anal. Phys. 2001, 90, 1864-1868.
80. Chitroub, M.; Besse, F.; Scherrcr. H. J. Alloys Compd. 2008, 460, 90-93.
81. Snyder, G. J.; Christensen. M.; Nishibori, E.; Caillat, T.: Iversen, B. B. Nat Mater. 2004, 3, 458-463.
82. Mozharivskyj, Y.: Janssen, Y.: Harringa, J. L.: Kracher, A.; Tsokol, A. O.; Miller, G. J, Chem, Mater, 2006, 18, 822-831.
83. Nylén, J.; Lidin, S.; Andersson, M.: Iversen. B. B.; Liu, H.; Newman, N.; Häussermann, U. Chem, Mater. 2007, 79, 834-838.
84. Kim, S.-G.; Mazin, I. I.: Singh. D. J. Phys. Rev. B 1998, 57, 6199-6203.
85. Kim. H. J.; Božin, E. S.; Haile. S. M.; Snyder. G. J.; Billinge, S. J. L. Phys. Rev. B 2007, 75, 134103/1-134103/4.
86. Schweika, W.; Hermann, R. P.; Prager, M.; Persson, J.; Keppens, V., Phys. Rev. Lett. 2007, 2007, 125501/1-125501/4.
87. Li, D.; Hng, H. H.; Ma, J.; Qin, X. Y. J. Mater. Res. 2008, 24, 430-435.
88. Pedersen, B. L.; Birkedal, H.; Nygren, M.; Frederiksen. P. T.; Iversen, B. B. J. Appl. Phys. 2009, 105.
89. Ueno, K.;Yamamoto, A.; Noguchi, T.: Inoue, T.; Sodeoka, S.; Ohara, H, J, Alloys Compd, 2005, 388, 118-121.
90. Cordier; G.; Schäfer, H.; Steiler, M. Z. Anorg. Allg, Chem. 1984, 519, 183-188.
91. Tasman, H. A.; Boswijk, K. H. Acta Crystallogr. 1955, 8, 59-60.
92. Mooney Slater, R. C. L. Acta Crystallogr. 1955, 12, 187-196.
93. Assoud, A.; Xu. J.; Kleinke. H. Inorg, Chem. 2007, 46, 9906-9911.
94. Gallup. R. F.; Fong, C. Y.; Kauzlarich, S. M. Inore. Chem. 1992, 31, 115-118.
95. Hermann, R. P.: Grandjean, F.; Kafle, D.: Brown, D. E.; Johnson, C. E.; Kauzlarich, S. M.; Long. G. J. Inore. Chem. 2007, 46, 10736-10740.
96. Sánchez-Portal, D.; Martin. R. M.: Kauzlarich. S. M.; Pickett, W. E. Phys. Rev. B 2002, 65, 144414/1-144414/15.
97. Carrillo-Cabrera, W.; Somer. M.; Peters, K.; von Schnering, H. G. Chem. Ber. 1996, 129, 1015-1023.
98. Young, D. M.: Torardi, C. C.; Olmstead. M. M.; Kauzlarich, S. M. Chem, Mater. 1995, 7, 93-101.
99. Rehr, A.; Kuromoto, T. Y.; Kauzlarich, S. M.; Del Castillo, J.; Webb, D. J, Chem, Mater. 1994, 6, 93-99.
100. Kauzlarich, S. M.; Thomas, M. M.; Odink, D. A.; Olmstead, M. M. J. Am, Chem, Soc. 1991, 113, 7205-7208.
101. Chan. J. Y.; Olmstead, M. M.; Kauzlarich, S. M.; Webb, D. J. Chem. Mater. 1998, 10, 3583-3588.
102. Toberer. E. S.; Brown, S. R.; Ikeda, T.; Kauzlarich. S. M.; Snyder, G. J, Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 062110/1-062110/3.
103. Brown. S. R.: Toberer. E. S.; Ikeda, T.; Cox, C. A.; Gascoin. F.; Kauzlarich, S. M.; Snyder, G. J, Chem, Mater. 2008, 20, 3412-3419.
104. Toberer, E. S.; Cox, C. A.; Brown, S. R.; Ikeda, T.; May, A. F.; Kauzlarich, S. M.: Snyder, G. J, Adv, Funct. Mater. 2008, 18, 2795-2800.
105. Cox, C. A.; Toberer, E. S.; Levchenko, A. A.; Brown, S. R.; Snyder, G. J.; Navrotsky, A.; Kauzlarich. S. M. Chem, Mater. 2009, 27, 1354 1360.
106. Brown, A. Nature 1965, 206, 502-503.
107. Soheilnia, N.; Dashjav, E.: Kleinke. H. Can. J. Chem. 2003, 81, 1157-1163.
108. Soheilnia, N.: Xu, H.; Zhang, H.: Tritt, T. M.; Swainson, I.; Kleinke, H. Chem. Mater. 2007, 19, 4063-4068.
109. Candolfi, C.: Lenoir, B.; Dauscher, A.; Tobola. J.: Clarke, S. J.; Smith, R. I. Chem, Mater. 2008, 20, 6556-6561.
110. Candolfi, C.; Lenoir, B.; Dauscher, A.; Guilmeau, E.; Hejtmanek, J.; Tobola. J.: Wiendlocha, B.; Kaprzyk. S. Phys. Rev. B 2009, 79, 035114/ 1-035114/6.
111. Zhang, H.; He, J.; Zhang, B.; Su, Z.; Tritt, T. M.; Soheilnia, N.; Kleinke, H. J. Electron, Mater. 2007, 36, 727-731.
112. Xu, H.: Soheilnia, N.: Zhang, H.; Alboni, P. N.: 'Tritt, T. M.; Kleinke, H. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2008, 1044, 459-467.
113. Xu, H.; Holgate, T.: He, J.; Su, Z.: Tritt, T. M.; Kleinke. H. J. Electron. Mater. 2009, 38, 1030-1036.
114. Heremans, J. P.; Jovovic, V.; Toberer, E. S.; Saramat, A.; Kurosaki, K.; Charoenphakdee, A.; Yamanaka, S.; Snyder, G. J. Science 2008, 321, 554-557.