High ZT in p-type (PbTe)1-2x(PbSe)x(PbS)x thermoelectric materials

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 8, 2014, Pages 3225-3227

  Korkosz, Rachel J ^a   Chasapis, Thomas C ^a   Lo, Shih Han ^b   Doak, Jeff W ^b   Kim, Yoon Jun ^b   Wu, Chun I ^d   Hatzikraniotis, Euripidis ^c   Hogan, Timothy P ^d   Seidman, David N ^b   Wolverton, Chris ^b   Dravid, Vinayak P ^b   Kanatzidis, Mercouri G ^a  

^a NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

^b Northwestern University   (United States)

^c ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI   (Greece)

^d Michigan State University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTRICAL CONDUCTIVITY; LATTICE THERMAL CONDUCTIVITY; LOW THERMAL CONDUCTIVITY; ROCK-SALT STRUCTURE; THERMO-ELECTRIC MATERIALS; THERMOELECTRIC PROPERTIES; THERMOELECTRIC SYSTEMS; TOTAL THERMAL CONDUCTIVITIES;

BAND STRUCTURE; ELECTRIC POWER FACTOR; PHASE SEPARATION; POINT DEFECTS; SEMICONDUCTING LEAD COMPOUNDS; SOLID SOLUTIONS; THERMOELECTRIC EQUIPMENT; THERMOELECTRICITY;

THERMAL CONDUCTIVITY;

LEAD; LEAD CHALCOGENIDE; NANOMATERIAL; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; ELECTRIC CONDUCTIVITY; ENTHALPY; MISCIBILITY; PHASE SEPARATION; PHONON; QUALITATIVE ANALYSIS; ROOM TEMPERATURE; SOLID; THERMAL CONDUCTIVITY;

EID: 84896830781     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja4121583     Document Type: Article

References (72)

1. 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
2. Perlt, S.; Hoche, T.; Dadda, J.; Muller, E.; Pereira, P. B.; Hermann, R.; Sarahan, M.; Pippel, E.; Brydson, R. J. Solid State Chem. 2012, 193, 58
3. Cook, B. A.; Kramer, M. J.; Harringa, J. L.; Han, M. K.; Chung, D. Y.; Kanatzidis, M. G. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1254
4. Levin, E. M.; Cook, B. A.; Ahn, K.; Kanatzidis, M. G.; Schmidt-Rohr, K. Phys. Rev. B 2009, 80
5. 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
6. LaLonde, A. D.; Pei, Y.; Snyder, G. J. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2090
7. Pei, Y.; LaLonde, A.; Iwanaga, S.; Snyder, G. J. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2085
8. Wang, H.; Bahk, J. H.; Kang, C.; Hwang, J.; Kim, K.; Shakouri, A.; Kim, W. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 11269
9. Zhang, Q.; Cao, F.; Liu, W. S.; Lukas, K.; Yu, B.; Chen, S.; Opeil, C.; Broido, D.; Chen, G.; Ren, Z. F. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10031
10. He, J.; Zhao, L.-D.; Zheng, J.-C.; Doak, J. W.; Wu, H.; Wang, H.-Q.; Lee, Y.; Wolverton, C.; Kanatzidis, M. G.; Dravid, V. P. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4624
11. Zhao, L.-D.; He, J.; Wu, C.-I.; Hogan, T. P.; Zhou, X.; Uher, C.; Dravid, V. P.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7902
12. Girard, S. N.; He, J.; Zhou, X.; Shoemaker, D.; Jaworski, C. M.; Uher, C.; Dravid, V. P.; Heremans, J. P.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 113, 16588
13. Girard, S. N.; He, J.; Li, C.; Moses, S.; Wang, G.; Uher, C.; Dravid, V. P.; Kanatzidis, M. G. Nano Lett. 2010, 10, 2825
14. He, J.; Blum, I. D.; Wang, H.-Q.; Girard, S. N.; Doak, J.; Zhao, L.-D.; Zheng, J.-C.; Casillas, G.; Wolverton, C.; Jose-Yacaman, M.; Seidman, D. N.; Kanatzidis, M. G.; Dravid, V. P. Nano Lett. 2012, 12, 5979
15. Biswas, K.; He, J.; Zhang, Q.; Wang, G.; Uher, C.; Dravid, V. P.; Kanatzidis, M. G. Nat Chem 2011, 3, 160
16. Biswas, K.; He, J.; Wang, G.; Lo, S.-H.; Uher, C.; Dravid, V. P.; Kanatzidis, M. G. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4675
17. Zhao, L.-D.; Hao, S.; Lo, S.-H.; Wu, C.-I.; Zhou, X.; Lee, Y.; Li, H.; Biswas, K.; Hogan, T. P.; Uher, C.; Wolverton, C.; Dravid, V. P.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7364
18. Zhao, L.-D.; He, J.; Hao, S.; Wu, C.-I.; Hogan, T. P.; Wolverton, C.; Dravid, V. P.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16327
19. Androulakis, J.; Todorov, I.; He, J.; Chung, D.-Y.; Dravid, V.; Kanatzidis, M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10920
20. Johnsen, S.; He, J.; Androulakis, J.; Dravid, V. P.; Todorov, I.; Chung, D. Y.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 3460
21. He, J.; Sootsman, J. R.; Girard, S. N.; Zheng, J.-C.; Wen, J.; Zhu, Y.; Kanatzidis, M. G.; Dravid, V. P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8669
22. Pei, Y.; Shi, X.; LaLonde, A.; Wang, H.; Chen, L.; Snyder, G. J. Nature 2011, 473, 66
23. Heremans, J. P.; Wiendlocha, B.; Chamoire, A. M. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5510
24. Pei, Y.; Wang, H.; Snyder, G. J. Adv. Mater. 2012, 24, 6125
25. Androulakis, J.; Todorov, I.; Chung, D.-Y.; Ballikaya, S.; Wang, G.; Uher, C.; Kanatzidis, M. Phys. Rev. B 2010, 82, 115209
26. Morelli, D. T.; Jovovic, V.; Heremans, J. P. Phys. Rev. Lett. 2008, 101
27. Jaworski, C. M.; Wiendlocha, B.; Jovovic, V.; Heremans, J. P. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4155
28. Girard, S. N.; Schmidt-Rohr, K.; Chasapis, T. C.; Hatzikraniotis, E.; Njegic, B.; Levin, E. M.; Rawal, A.; Paraskevopoulos, K. M.; Kanatzidis, M. G. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 747
29. Kudman, I. J. Mater. Sci. 1972, 7, 1072
30. Seidman, D. N. Rev. Sci. Instrum. 2007, 78
31. Seidman, D. N. Annu. Rev. Mater. Res. 2007, 37, 127
32. Seidman, D. N.; Stiller, K. MRS Bull. 2009, 34, 717
33. Miller, M. K.; Russell, K. F.; Thompson, K.; Alvis, R.; Larson, D. J. Microsc. Microanal. 2007, 13, 428
34. Pashinkin, A. S.; Mikhailova, M. S.; Malkova, A. S.; Fedorov, V. A. Inorg. Mater. 2009, 45, 1226
35. Blachnik, R.; Igel, R. Z. Naturforsch., Teil B 1974, 29, 625
36. McCarthy, T. J.; Kanatzidis, M. G. Chem. Mater. 1993, 5, 1061
37. Hohenberg, P.; Kohn, W. Phys. Rev. 1964, 136, B864
38. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. 1965, 140, A1133
39. Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169
40. Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953
41. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865
42. Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188
43. Doak, J. W.; Wolverton, C. Phys. Rev. B 2012, 86, 144202
44. Liu, H.; Chang, L. L. Y. Mineral. Mag. 1994, 58, 567
45. Alekseeva, G. T.; Prokof'eva, L. V.; Stil'bans, L. S. Izv. Akad. Nauk SSSR, Neorg. Mater. 1967, 3, 320
46. Gurieva, E. A.; Konstantinov, P. P.; Prokof'eva, L. V.; Ravich, Y. I.; Fedorov, M. I. Semiconductors 2003, 37, 276
47. Androulakis, J.; Pcionek, R.; Quarez, E.; Do, J.-H.; Kong, H.; Palchik, O.; Uher, C.; D'Angelo, J. J.; Short, J.; Hogan, T.; Kanatzidis, M. G. Chem. Mater. 2006, 18, 4719
48. Quarez, E.; Hsu, K.-F.; Pcionek, R.; Frangis, N.; Polychroniadis, E. K.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9177
49. Bilc, D.; Mahanti, S. D.; Quarez, E.; Hsu, K. F.; Pcionek, R.; Kanatzidis, M. G. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 146403
50. Scanlon, W. W. J. Phys. Chem. Solids 1959, 8, 423
51. Veis, A. N.; Kaidanov, V. I.; Nemov, S. A. Sov. Phys. Semicond. 1980, 14, x
52. Volykhov, A. A.; Yashina, L. V.; Shtanov, V. I. Inorg. Mater. 2006, 42, 596
53. Tian, Z.; Garg, J.; Esfarjani, K.; Shiga, T.; Shiomi, J.; Chen, G. Phys. Rev. B 2012, 85, 184303
54. Ahmad, S.; Mahanti, S. D.; Hoang, K.; Kanatzidis, M. G. Phys. Rev. B 2006, 74, 155205
55. Airapetyants, S. V.; Vinograd, N. M.; Dubrovsk, I. N.; Kolomet, N. V.; Rudnik, I. M. Soviet Phys. Solid State USSR 1966, 8, 1069
56. Crocker, A. J. J. Phys. Chem. Solids 1967, 28, 1903
57. Ravich, U. I. Semiconducting Lead Chalcogenides; Plenum Press: New York, 1970.
58. Smirnov, I. A.; Vinograd, M.; Kolomoet, N.; Sysoeva, L. M. Sov. Phys. Solid State USSR 1968, 9, 2074
59. Andreev, A. A.; Radionov, V. N. Sov. Phys. Semiconductors 1967, 1, 145
60. Jaworski, C. M.; Nielsen, M. D.; Wang, H.; Girard, S. N.; Cai, W.; Porter, W. D.; Kanatzidis, M. G.; Heremans, J. P. Phys. Rev. B 2013, 87, 045203
61. Singh, D. J. Phys. Rev. B 2010, 81, 195217
62. Ahmad, S.; Hoang, K.; Mahanti, S. D. Phys. Rev. Lett. 2006, 96
63. Krakauer, B. W.; Seidman, D. N. Phys. Rev. B 1993, 48, 6724
64. Krakauer, B. W.; Seidman, D. N. Acta Materialia 1998, 46, 6145
65. Seidman, D. N. Annu. Rev. Mater. Res. 2002, 32, 235
66. Shashkov, D. A.; Seidman, D. N. Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 268
67. Klemens, P. G. Phys. Rev. 1960, 119, 507
68. Wang, H.; LaLonde, A. D.; Pei, Y.; Snyder, G. J. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 1586
69. Abeles, B. Phys. Rev. 1963, 131, 1906
70. Zaitsev, V. K.; Tkalenko, E. N.; Nikitin, E. N. Sov. Phys. Solid State USSR 1969, 11, 221
71. Adachi, S. J. Appl. Phys. 1983, 54, 1844
72. Adachi, S. J. Appl. Phys. 2007, 102.