Heavy doping and band engineering by potassium to improve the thermoelectric figure of merit in p-type PbTe, PbSe, and PbTe 1- ySe y

Journal of the American Chemical Society

Volumn 134, Issue 24, 2012, Pages 10031-10038

  Zhang, Qian ^a   Cao, Feng ^a   Liu, Weishu ^a   Lukas, Kevin ^a   Yu, Bo ^a   Chen, Shuo ^a   Opeil, Cyril ^a   Broido, David ^a   Chen, Gang ^b   Ren, Zhifeng ^a  

^a BOSTON COLLEGE   (United States)

^b Massachusetts Institute of Technology   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BAND ENGINEERING; DENSITY OF STATE; DOPING CONCENTRATION; ELECTRON TRANSPORT; HEAVY DOPING; K-DOPING; LATTICE THERMAL CONDUCTIVITY; P-TYPE; PBTE; POTASSIUM DOPING; THERMOELECTRIC FIGURE OF MERIT;

CHEMICAL BONDS; ELECTRONEGATIVITY; LEAD; POINT DEFECTS; POTASSIUM;

THERMOELECTRIC EQUIPMENT;

LEAD; LEAD SELENIDE; LEAD TELLURIDE; POTASSIUM; SELENIDE; TELLURIUM; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; CHEMICAL COMPOSITION; CONCENTRATION (PARAMETERS); DIFFUSION; ELECTRIC CONDUCTIVITY; ELECTRON TRANSPORT; ENGINEERING; ROOM TEMPERATURE; TEMPERATURE DEPENDENCE; THERMAL CONDUCTIVITY; X RAY DIFFRACTION;

EID: 84862580433     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja301245b     Document Type: Article

References (47)

1. Rowe, D. M. CRC Handbook of Thermoelectrics; CRC Press: Boca Raton, FL, 1995.
2. Disalvo, F. J. Science 1999, 285, 703
3. Kraemer, D.; Poudel, B.; Feng, H. P.; Cavlor, J. C.; Yu, B.; Yan, X.; Ma, Y.; Wang, X. W.; Wang, D. Z.; Muto, A.; McEnaney, K.; Chiesa, M.; Ren, Z. F.; Chen, G. Nat. Mater. 2011, 10, 532
4. Harman, T. C.; Taylor, P. J.; Walsh, M. P.; LaForge, B. E. Science 2002, 297, 2229
5. Yan, X.; Joshi, G.; Liu, W. S.; Lan, Y. C.; Wang, H.; Lee, S.; Simonson, J. M.; Poon, S. J.; Tritt, T. M.; Chen, G.; Ren, Z. F. Nano Lett. 2011, 11, 556
6. Zhang, Q.; He, J.; Zhu, T. J.; Zhang, S. N.; Zhao, X. B.; Tritt, T. M. Appl. Phys. Lett. 2008, 93 102109
7. Poudel, B.; Hao, Q.; Ma, Y.; Lan, Y. C.; Minnich, A.; Yu, B.; Yan, X.; Wang, D. Z.; Muto, A.; Vashaee, D.; Chen, X.; Liu, J.; Dresselhaus, D. S.; Chen, G.; Ren, Z. F. Science 2008, 320, 634
8. Sales, B. C.; Mandrus, D.; Williams, R. K. Science 1996, 272, 1325
9. Yu, C.; Zhu, T. J.; Zhang, S. N.; Zhao, X. B.; He, J.; Su, Z.; Tritt, T. M. J. Appl. Phys. 2008, 104 013705
10. Kleinke, H. Chem. Mater. 2010, 22, 604
11. Dresselhaus, M. S.; Chen, G.; Tang, M. Y.; Yang, R. G.; Lee, H.; Wang, D. Z.; Ren, Z. F.; Fleurial, J. P.; Gogna, P. Adv. Mater. 2007, 19, 1043
12. Liu, W. S.; Yan, X.; Chen, G.; Ren, Z. F. Nano Energy 2012, 1, 42
13. Martin, J.; Wang, L.; Chen, L. D.; Nolas, G. S. Phys. Rev. B 2009, 79 115311
14. Faleev, S. V.; Leonard, F. Phys. Rev. B 2008, 77 214304
15. Zhang, Q.; Zhang, Q. Y.; Chen, S.; Liu, W. S.; Lukas, K.; Yan, X.; Wang, H. Z.; Wang, D. Z.; Opeil, C.; Chen, G.; Ren, Z. F. Nano Energy 2012, 1, 183
16. Scheele, M.; Oeschler, N.; Meier, K.; Kornowski, A.; Linke, C.; Weller, H. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1
17. Zhang, Q.; Sun, T.; Cao, F.; Li, M.; Hong, M. H.; Yuan, J. K.; Yan, Q. Y.; Hng, H. H.; Wu, N. Q.; Liu, X. G. Nanoscale 2010, 2, 1256
18. Heremans, J. P.; Jovovic, V.; Toberer, E. S.; Samarat, A.; Kurosaki, K.; Charoenphakdee, A.; Yamanaka, S.; Snyder, G. J. Science 2008, 321, 554
19. Yu, B.; Zhang, Q. Y.; Wang, H.; Wang, X. W.; Wang, H. Z.; Wang, D. Z.; Snyder, G. J.; Chen, G.; Ren, Z. F. J. Appl. Phys. 2010, 108 016104
20. Pei, Y.; LaLonde, A.; Iwanaga, S.; Snyder, G. J. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2085
21. LaLonde, A. D.; Pei, Y. Z.; Snyder, G. J. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2090
22. Wang, H.; Pei, Y.; LaLonde, A. D.; Snyder, G. J. Adv. Mater. 2011, 23, 1366
23. Zhang, Q. Y.; Wang, H.; Liu, W. S.; Wang, H. Z.; Yu, B.; Zhang, Q.; Tian, Z. T.; Ni, G.; Lee, S.; Esfarjani, K.; Chen, G.; Ren, Z. F. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5246
24. Androulakis, J.; Lee, Y.; Todorov, I.; Chung, D. Y.; Kanatzidis, M. Phys. Rev. B 2011, 83 195209
25. Pei, Y.; Shi, X.; LaLonde, A.; Wang, H.; Chen, L.; Snyder, G. J. Nature 2011, 473, 66
26. Androulakis, J.; Todorov, I.; Chung, D.-Y.; Ballikaya, S.; Wang, G.; Uher, C.; Kanatzidis, M. Phys. Rev. B 2010, 82 115209
27. Delaire, O.; Ma, J.; Marty, K.; May, A. F.; McGuire, M. A.; Du, M. H.; Singh, D. J.; Podlesnyak, A.; Ehlers, G.; Lumsden, M. D.; Sales, B. C. Nat. Mater. 2011, 10, 614
28. Ahmad, S.; Mahanti, S. D.; Hoang, K.; Kanatzidis, M. G. Phys. Rev. B 2006, 74 155205
29. Xiong, K.; Lee, G.; Gupta, R. P.; Wang, W.; Gnade, B. E.; Cho, K. J. Phys. D: Appl. Phys. 2010, 43 405403
30. Ahmad, S.; Hoang, K.; Mahanti, S. D. Phys. Rev. Lett. 2006, 96 056403
31. Singh, D. J. Phys. Rev. B 2010, 81 195217
32. Airapetyants, S. V.; Vinogradova, M. N.; Dubrovskaya, I. N.; Kolomoets, N. V.; Rudnik, I. M. Sov. Phys. Solid State 1966, 8, 1069
33. Khokhlov, D. Lead Chalcogenides: Physics and Applications; Taylor & Francis; New York, 2003.
34. Allgaier, R. S. J. Appl. Phys. 1961, 32, 2185
35. Parker, D.; Singh, D. J. Phys. Rev. B 2010, 82 035204
36. Noda, Y.; Orihashi, M.; Nishida, I. A. Mater. Trans., JIM 1998, 39, 602
37. Ravich, Y. I.; Efimova, B. A.; Smirnov, I. A. Semiconducting Lead Chalcogenides; Plenum Press: New York, 1970.
38. Crocker, A. J.; Rogers, L. M. Br. J. Appl. Phys. 1967, 18, 563
39. Svane, A.; Christensen, N. E.; Cardona, M.; Chantis, A. N.; van Schilfgaarde, M.; Kotani, T. Phys. Rev. B 2010, 81 245120
40. Jaworski, C. M.; Wiendlocha, B.; Jovovic, V.; Heremans, J. P. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4155
41. Pei, Y. Z.; LaLonde, A. D.; Heinz, N. A.; Shi, X. Y.; Lwanaga, S.; Wang, H.; Chen, L. D.; Snyder, G. J. Adv. Mater. 2011, 23, 5674
42. Biswas, K.; He, J. Q.; Zhang, Q. C.; Wang, G. Y.; Uher, C.; Dravid, V. P.; Kanatzidis, M. G. Nat. Chem. 2011, 3, 160
43. Zhang, Q. Y.; Wang, H. Z.; Zhang, Q.; Liu, W. S.; Yu, B; Wang, H.; Wang, D. Z.; Ni, G.; Chen, G.; Ren, Z. F. Nano Lett. 2012, 12, 2324
44. Jaworski, C. M.; Heremans, J. P. Phys. Rev. B 2012, 85 033204
45. Volkov, B. A.; Ryabova, L. I.; Khokhlov, D. R. Phys. Usp. 2002, 45, 819
46. Jovovic, V.; Thiagarajan, S. J.; Heremans, J. P.; Komissarova, T.; Khokhlov, D.; Nicorici, A. J. Appl. Phys. 2008, 103 053710
47. Pei, Y. Z.; Lensch-Falk, J.; Toberer, E. S.; Medlin, D. L.; Snyder, G. J. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 241