Prediction of high thermoelectric potential in AMN2 layered nitrides: Electronic structure, phonons, and anharmonic effects

Journal of Materials Chemistry A

Volumn 3, Issue 18, 2015, Pages 9945-9954

  Al Orabi, Rabih Al Rahal ^a   Orisakwe, Esther ^b   Wee, Daehyun ^a   Fontaine, Bruno ^b   Gautier, Régis ^b   Halet, Jean François ^b   Fornari, Marco ^c  

^a Ewha Womans University   (South Korea)

^b INSTITUT DES SCIENCES CHIMIQUES DE RENNES   (France)

^c CENTRAL MICHIGAN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTRONIC STRUCTURE; NITRIDES; THERMAL CONDUCTIVITY;

A-SITE SUBSTITUTIONS; ANHARMONIC VIBRATIONAL PROPERTIES; ELECTRICAL CONDUCTIVITY; ELECTRONIC TRANSPORT; LOW THERMAL CONDUCTIVITY; THEORETICAL METHODS; THERMOELECTRIC APPLICATION; THERMOELECTRIC POTENTIAL;

PHONONS;

EID: 84929494153     PISSN: 20507488     EISSN: 20507496     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c5ta00546a     Document Type: Article

References (66)

1. Thermoelectrics Handbook: Macro to Nano, ed., D. M. Rowe, and, G. A. Slack, CRC Press, 1995
2. Thermoelectric Nanomaterials, ed., K. Koumoto, and, T. Mori, 2013
3. G. S. Nolas, J. Sharp and J. Goldsmid, Thermoelectrics: Basic Principles and New Materials Developments, Springer Series in Materials Science, Berlin, 2001, vol. 45
4. L. E. Bell Science 2008 321 1457 1461
5. G. J. Snyder E. S. Toberer Nat. Mater. 2008 7 105 114
6. J. Sootsman D. Chung M. Kanatzidis Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 8616 8639
7. N. A. Mecholsky L. Resca I. L. Pegg M. Fornari Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2014 89 155131
8. T. M. Tritt M. A. Subramanian MRS Bull. 2006 31 199
9. G. D. Mahan J. O. Sofo Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1996 93 7436 7439
10. D. J. Singh, in Theoretical and computational approaches for identifying and optimizing novel thermoelectric materials, ed., T. M. Tritt, Elsevier, 2001, vol. 70, ch. 5, pp. 125-177
11. D. Singh Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010 81 195217
12. S. Hui M. D. Nielsen M. R. Homer D. L. Medlin J. Tobola J. R. Salvador J. P. Heremans K. P. Pipe C. Uher J. Appl. Phys. 2014 115 103704
13. T. M. Tritt, Thermal Conductivity: Theory, Properties, and Applications, Springer Series in Physics of Solids and Liquids, 2004
14. G. S. Nolas D. T. Morelli T. M. Tritt Annu. Rev. Mater. Sci. 1999 29 89 116
15. B. C. Sales D. Mandrus R. K. Williams Science 1996 272 1325 1328
16. D. Wee B. Kozinsky N. Marzari M. Fornari Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010 81 045204
17. T. Zhou B. Lenoir M. Colin A. Dauscher R. A. R. Al Orabi P. Gougeon M. Potel E. Guilmeau Appl. Phys. Lett. 2011 98 162106
18. P. Gougeon P. Gall R. Al Rahal Al Orabi B. Fontaine R. Gautier M. Potel T. Zhou B. Lenoir M. Colin C. Candolfi A. Dauscher Chem. Mater. 2012 24 2899 2908
19. G. S. Nolas J. L. Cohn G. A. Slack S. B. Schujman Appl. Phys. Lett. 1998 73 178 180
20. E. S. Toberer M. Christensen B. B. Iversen G. J. Snyder Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2008 77 075203
21. D. Singh I. Mazin Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1997 56 R1650 R1653
22. R. Al Rahal Al Orabi P. Gougeon P. Gall B. Fontaine R. Gautier M. Colin C. Candolfi A. Dauscher J. Hejtmanek B. Malaman B. Lenoir Inorg. Chem. 2014 53 11699 11709
23. D. Morelli J. Heremans G. Slack Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2002 66 195304
24. Y. Ma Q. Hao B. Poudel Y. Lan B. Yu D. Wang G. Chen Z. Ren Nano Lett. 2008 8 2580 2584
25. A. J. Minnich M. S. Dresselhaus Z. F. Ren G. Chen Energy Environ. Sci. 2009 2 466 479
26. L. W. A. Datta, A. Popescu and G. Nolas, The bottom-up approach to bulk thermoelectric materials with nano-scale domains, in CRC Handbook on Thermoelectrics and Its Energy Harvesting on Materials, Preparation and Characterization, 2012
27. M. G. Kanatzidis Chem. Mater. 2010 22 648 659
28. K. F. Hsu S. Loo F. Guo W. Chen J. S. Dyck C. Uher T. Hogan E. K. Polychroniadis M. G. Kanatzidis Science 2004 303 818 821
29. B. Poudel Q. Hao Y. Ma Y. Lan A. Minnich B. Yu X. Yan D. Wang A. Muto D. Vashaee X. Chen J. Liu M. S. Dresselhaus G. Chen Z. Ren Science 2008 320 634 638
30. J. He I. D. Blum H.-Q. Wang S. N. Girard J. Doak L.-D. Zhao J.-C. Zheng G. Casillas C. Wolverton M. Jose-Yacaman D. N. Seidman M. G. Kanatzidis V. P. Dravid Nano Lett. 2012 12 5979 5984
31. M. Lee L. Viciu L. Li Y. Wang M. L. Foo S. Watauchi R. A. Pascal Jr R. J. Cava N. P. Ong Nat. Mater. 2006 5 537 540
32. I. Terasaki Y. Sasago K. Uchinokura Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1997 56 R12685 R12687
33. K. Koumoto R. Funahashi E. Guilmeau Y. Miyazaki A. Weidenkaff Y. Wang C. Wan J. Am. Ceram. Soc. 2013 96 1 23
34. Y.-L. Pei H. Wu D. Wu F. Zheng J. He J. Am. Chem. Soc. 2014 136 13902 13908
35. L.-D. Zhao J. He D. Berardan Y. Lin J.-F. Li C.-W. Nan N. Dragoe Energy Environ. Sci. 2014 7 2900 2924
36. G. Wilson-Short D. Singh M. Fornari M. Suewattana Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2007 75 035121
37. P. Vaqueiro, S. D. N. Luu, G. Guelou, A. V. Powell, R. I. Smith, R. Al Rahal Al Orabi, J.-P. Song, D. Wee and M. Fornari, in preparation
38. S. Yamanaka K.-I. Hotehama H. Kawaji Nature 1998 392 580 582
39. A. Fuertes M. Vlassov D. Beltrn-Porter P. Alemany E. Canadell N. Casa-Pastor M. R. Palacn Chem. Mater. 1999 11 203 206
40. A. Zerr G. Miehe G. Serghiou M. Schwarz E. Kroke R. Riedel H. Fuesz P. Kroll R. Boehler Nature 1999 400 340 342
41. N. Scotti W. Kockelmann J. Senker S. Trael H. Jacobs Z. Anorg. Allg. Chem. 1999 625 1435 1439
42. D. H. Gregory M. G. Barker P. P. Edwards D. J. Siddons Inorg. Chem. 1998 37 3775 3778
43. M. Y. Chern F. Disalvo J. Solid State Chem. 1990 88 459 464
44. D. Gregory M. Barker P. Edwards M. Slaski D. Siddons J. Solid State Chem. 1998 137 62 70
45. G. Farault R. Gautier C. F. Baker A. Bowman D. H. Gregory Chem. Mater. 2003 15 3922 3929
46. I. Ohkubo T. Mori Chem. Mater. 2014 26 2532
47. P. Blaha, K. Schwarz, G. K. H. Madsen, D. Kvasnicka and J. Luitz, WIEN2K, An Augmented Plane Wave + Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties, Karlheinz Schwarz, Techn. Universität Wien, Austria, 2001
48. J. P. Perdew K. Burke M. Ernzerhof Phys. Rev. Lett. 1997 78 1396
49. F. Tran P. Blaha Phys. Rev. Lett. 2009 102 226401
50. F. Birch Phys. Rev. 1947 71 809 824
51. F. D. Murnaghan Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 1944 30 244 247
52. T. J. Scheidemantel C. Ambrosch-Draxl T. Thonhauser J. V. Badding J. O. Sofo Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2003 68 125210
53. G. K. H. Madsen J. Am. Chem. Soc. 2006 128 12140 12146
54. G. K. Madsen D. J. Singh Comput. Phys. Commun. 2006 175 67 71
55. S. Baroni S. de Gironcoli A. Dal Corso P. Giannozzi Rev. Mod. Phys. 2001 73 515 562
56. P. Giannozzi et al. J. Phys.: Condens. Matter 2009 21 395502
57. D. Vanderbilt Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1990 41 7892 7895
58. K. F. Garrity J. W. Bennett K. M. Rabe D. Vanderbilt Comput. Mater. Sci. 2014 81 446 452
59. J. P. Perdew A. Ruzsinszky G. I. Csonka O. A. Vydrov G. E. Scuseria L. A. Constantin X. Zhou K. Burke Phys. Rev. Lett. 2008 100 136406
60. O. Seeger M. Hofmann J. Strhle J. P. Laval B. Frit Z. Anorg. Allg. Chem. 1994 620 2008 2013
61. A. Kaur E. Ylvisaker Y. Li G. Galli W. Pickett Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010 82 155125
62. A. Filippetti P. Delugas M. Verstraete I. Pallecchi A. Gadaleta D. Marré D. Li S. Gariglio V. Fiorentini Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012 86 195301
63. N. A. Mecholsky B. Hamad L. Resca I. L. Pegg M. Fornari Energy Harvesting and Systems 2014 10.1515/ehs-2014-0041
64. S. Ganesan Philos. Mag. 1962 7 197 205
65. D. T. Morelli V. Jovovic J. P. Heremans Phys. Rev. Lett. 2008 101 035901
66. J. Y. Cho X. Shi J. R. Salvador G. P. Meisner J. Yang H. Wang A. A. Wereszczak X. Zhou C. Uher Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2011 84 085207