Computational and experimental investigation of TmAgTe2 and XYZ2 compounds, a new group of thermoelectric materials identified by first-principles high-throughput screening

Journal of Materials Chemistry C

Volumn 3, Issue 40, 2015, Pages 10554-10565

  Zhu, Hong ^a   Hautier, Geoffroy ^b   Aydemir, Umut ^c   Gibbs, Zachary M ^d   Li, Guodong ^c   Bajaj, Saurabh ^c   Pöhls, Jan Hendrik ^e   Broberg, Danny ^f   Chen, Wei ^g   Jain, Anubhav ^f   White, Mary Anne ^d   Asta, Mark ^e   Snyder, G Jeffrey ^c   Persson, Kristin ^f   Ceder, Gerbrand ^a,f,g  

^a Massachusetts Institute of Technology Cambridge   (United States)

^b UNIVERSITÉ CATHOLIQUE DE LOUVAIN   (Belgium)

^c California Institute of Technology   (United States)

^d California Institute of Technology   (United States)

^e DALHOUSIE UNIVERSITY   (Canada)

^f University of California Berkeley   (United States)

^g LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CALCULATIONS; CHEMICAL STABILITY; COMPUTATION THEORY; ELECTRIC POWER FACTOR; HOLE CONCENTRATION; POINT DEFECTS; THERMAL CONDUCTIVITY; THERMOELECTRIC EQUIPMENT; THERMOELECTRICITY; THROUGHPUT; TRANSITION METALS;

DEFECT CALCULATIONS; DEFECT ENGINEERING; ELECTRONIC BAND STRUCTURE; EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS; HIGH POWER FACTOR; HIGH THROUGHPUT SCREENING; LOW HOLE CONCENTRATION; THERMO-ELECTRIC MATERIALS;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 84943603877     PISSN: 20507534     EISSN: 20507526     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c5tc01440a     Document Type: Article

References (94)

1. R. J. Mehta Y. Zhang H. Zhu D. S. Parker M. Belley D. J. Singh R. Ramprasad T. Borca-Tasciuc G. Ramanath Nano Lett. 2012 12 4523 4529
2. L. D. Zhao H. J. Wu S. Q. Hao C. I. Wu X. Y. Zhou K. Biswas J. Q. He T. P. Hogan C. Uher C. Wolverton V. P. Dravid M. G. Kanatzidis Energy Environ. Sci. 2013 6 3346
3. X. Shi J. Yang J. R. Salvador M. Chi J. Y. Cho H. Wang S. Bai J. Yang W. Zhang L. Chen J. Am. Chem. Soc. 2011 133 7837 7846
4. J. Yang H. Li T. Wu W. Zhang L. Chen J. Yang Adv. Funct. Mater. 2008 18 2880 2888
5. W. G. Zeier H. Zhu Z. M. Gibbs G. Ceder W. Tremel G. J. Snyder J. Mater. Chem. C 2014 2 10189 10194
6. G. Hautier A. Jain S. P. Ong J. Mater. Sci. 2012 47 7317 7340
7. S. Curtarolo G. L. W. Hart M. B. Nardelli N. Mingo S. Sanvito O. Levy Nat. Mater. 2013 12 191 201
8. L. Vitos P. A. Korzhavyi B. Johansson Nat. Mater. 2003 2 25 28
9. G. Ceder Mater. Res. Soc. Bull. 2010 35 693 702
10. L.-C. Lin A. H. Berger R. L. Martin J. Kim J. A. Swisher K. Jariwala C. H. Rycroft A. S. Bhown M. W. Deem M. Haranczyk B. Smit Nat. Mater. 2012 11 633 641
11. J. Greeley T. F. Jaramillo J. Bonde I. B. Chorkendorff J. K. Nørskov Nat. Mater. 2006 5 909 913
12. J. Carrete N. Mingo S. Wang S. Curtarolo Adv. Funct. Mater. 2014 24 7427
13. I. Opahle A. Parma E. J. McEniry R. Drautz G. K. H. Madsen New J. Phys. 2013 15 105010
14. L. Bjerg G. K. H. Madsen B. B. Iversen Chem. Mater. 2011 23 3907 3914
15. G. K. H. Madsen J. Am. Chem. Soc. 2006 128 12140 12146
16. S. Wang Z. Wang W. Setyawan N. Mingo S. Curtarolo Phys. Rev. X 2011 1 1 8
17. H. Zhu W. Sun R. Armiento P. Lazic G. Ceder Appl. Phys. Lett. 2014 104 082107
18. G. Hautier A. Miglio G. Ceder G.-M. Rignanese X. Gonze Nat. Commun. 2013 4 2292
19. G. Hautier C. Fischer V. Ehrlacher A. Jain G. Ceder Inorg. Chem. 2011 50 656 663
20. G. Bergerhoff and I. D. Brown, Crystallographic Databases, International Union of Crystallography, Chester, 1987
21. A. Belsky M. Hellenbrandt V. L. Karen P. Luksch Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci. 2002 58 364 369
22. J. Zhang R. Liu N. Cheng Y. Zhang J. Yang C. Uher X. Shi L. Chen W. Zhang Adv. Mater. 2014 26 3848 3853
23. C. Delmas C. Fouassier P. Hagenmuller Physica B+C 1980 99 81 85
24. R. Liu L. Xi H. Liu X. Shi W. Zhang L. Chen Chem. Commun. 2012 48 3818 3820
25. H. Lin H. Chen J.-N. Shen L. Chen L.-M. Wu Chem.-Eur. J. 2014 20 15401 15408
26. M.-P. Pardo M. Julien-Pouzol J. Flahaut C. R. Acad. Sci. C 1973 276 599
27. L. D. Gulay I. D. Olekseyuk A. Pietraszko J. Alloys Compd. 2006 424 159 163
28. L. D. Gulay J. Stpień-Damm M. Daszkiewicz A. Pietraszko J. Alloys Compd. 2007 431 L1 L3
29. B. Eisenmann and H. Schafer, Landolt-Bornstein: Group III condensed matter: numerical data and functional relationships in science and technology, Springer-Verlag, 1986, vol. 14b1: sulf
30. D. P. Spitzer J. Phys. Chem. Solids 1970 31 19
31. D. Cahill S. Watson R. Pohl Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1992 46 6131 6140
32. L. Vočadlo J. Poirer G. Price Am. Mineral. 2000 85 1 6
33. F. Murnaghan Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1944 30 244
34. E. S. Toberer A. Zevalkink G. J. Snyder J. Mater. Chem. 2011 21 15843
35. G. A. Slack Solid State Phys. 1979 34 1 73
36. Y. Pei N. A. Heinz G. J. Snyder J. Mater. Chem. 2011 21 18256
37. B. Du H. Li J. Xu X. Tang C. Uher Chem. Mater. 2010 22 5521 5527
38. T. Plirdpring K. Kurosaki A. Kosuga T. Day S. Firdosy V. Ravi G. J. Snyder A. Harnwunggmoung T. Sugahara Y. Ohishi H. Muta S. Yamanaka Adv. Mater. 2012 24 3622362
39. H. Liu X. Shi F. Xu L. Zhang W. Zhang L. Chen Q. Li C. Uher T. Day G. J. Snyder Nat. Mater. 2012 11 422425
40. P. Qiu T. Zhang Y. Qiu X. Shi L. Chen Energy Environ. Sci. 2014 7 4000 4006
41. M. Oudah K. M. Kleinke H. Kleinke Inorg. Chem. 2015 54 845
42. Y. Pei H. Wang G. J. Snyder Adv. Mater. 2012 24 6125 6135
43. H. J. Goldsmid J. Electron. Mater. 2012 42 1482 1489
44. J. Yan P. Gorai B. Ortiz S. Miller S. A. Barnett T. Mason V. Stevanović E. S. Toberer Energy Environ. Sci. 2014 8 983 994
45. Y. Pei X. Shi A. LaLonde H. Wang L. Chen G. J. Snyder Nature 2011 473 66 69
46. S. P. Ong L. Wang B. Kang G. Ceder Chem. Mater. 2008 20 1798 1807
47. S. P. Ong A. Jain G. Hautier B. Kang G. Ceder Electrochem. Commun. 2010 12 427
48. C. Bera S. Jacob I. Opahle N. S. H. Gunda R. Chmielowski G. Dennler G. K. H. Madsen Phys. Chem. Chem. Phys. 2014 16 19894
49. L. Yang G. Ceder Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2013 88 224107
50. J. C. Slater J. Chem. Phys. 1964 41 3199
51. G. Tan L.-D. Zhao F. Shi J. W. Doak S.-H. Lo H. Sun C. Wolverton V. P. Dravid C. Uher M. G. Kanatzidis J. Am. Chem. Soc. 2014 136 7006 7017
52. H. Wang Z. M. Gibbs Y. Takagiwa G. J. Snyder Energy Environ. Sci. 2014 7 804
53. T. Day F. Drymiotis T. Zhang D. Rhodes X. Shi L. Chen G. J. Snyder J. Mater. Chem. C 2013 1 7568
54. C. A. Kennedy M. Stancescu R. A. Marriott M. A. White Cryogenics 2007 47 107
55. S. Novikova N. Abrikosov Phys. Solid State 1964 5 1397
56. Z. M. Gibbs H. Kim H. Wang R. L. White F. Drymiotis M. Kaviany G. Jeffrey Snyder Appl. Phys. Lett. 2013 103 262109
57. M. Ferhat J. Nagao J. Appl. Phys. 2000 88 813
58. L. Crismat B. Mar Chem. Mater. 2011 23 2510 2513
59. Y. He T. Day T. Zhang H. Liu X. Shi L. Chen G. J. Snyder Adv. Mater. 2014 26 3974 3978
60. G. Kresse J. Furthmuller Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1996 54 11169
61. J. P. Perdew K. Burke M. Ernzerhof Phys. Rev. Lett. 1996 77 3865
62. J. P. Perdew K. Burke M. Ernzerhof Phys. Rev. Lett. 1997 78 1396
63. P. E. Blochl Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1994 50 17953
64. B. Meredig A. Thompson H. A. Hansen C. Wolverton A. van de Walle Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010 82 195128
65. F. Zhou V. OzoliŠ Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2009 80 125127
66. J. P. Allen G. W. Watson Phys. Chem. Chem. Phys. 2014 16 21016
67. E. Rogers P. Dorenbos E. van der Kolk New J. Phys. 2011 13 093038
68. G. K. H. Madsen D. J. Singh Comput. Phys. Commun. 2006 175 67 71
69. S. P. Ong W. D. Richards A. Jain G. Hautier M. Kocher S. Cholia D. Gunter V. L. Chevrier K. A. Persson G. Ceder Comput. Mater. Sci. 2013 68 314 319
70. A. Jain S. P. Ong W. Chen B. Medasani X. Qu M. Kocher M. Brafman G. Petretto G.-M. Rignanese G. Hautier D. Gunter K. A. Persson Concurrency and Computation: Practice and Experience 2015 10.1002/cpe.3505
71. D. G. Cahill P. V. Braun G. Chen D. R. Clarke S. Fan K. E. Goodson P. Keblinski W. P. King G. D. Mahan A. Majumdar H. J. Maris S. R. Phillpot E. Pop L. Shi Appl. Phys. Rev. 2014 1 011305
72. S. Lee K. Esfarjani T. Luo J. Zhou Z. Tian G. Chen Nat. Commun. 2014 5 3525
73. R. Hill Proc. Phys. Soc. A 1952 65 349
74. M. de Jong W. Chen T. Angsten A. Jain R. Notestine A. Gamst M. Sluiter C. Krishna Ande S. van der Zwaag J. J. Plata C. Toher S. Curtarolo G. Ceder K. A. Persson M. Asta Sci. Data 2015 10.1038/sdata.2015.9
75. S. B. Zhang J. E. Northrup Phys. Rev. Lett. 1991 67 2339 2342
76. C. Freysoldt J. Neugebauer C. Van de Walle Phys. Rev. Lett. 2009 102 016402
77. B. Dorado M. Freyss B. Amadon M. Bertolus G. Jomard P. Garcia J. Phys.: Condens. Matter 2013 25 333201
78. A. D. LaLonde T. Ikeda G. J. Snyder Rev. Sci. Instrum. 2011 82 025104
79. L. Akselrud Y. Grin J. Appl. Crystallogr. 2014 47 803 805
80. K. A. Borup E. S. Toberer L. D. Zoltan G. Nakatsukasa M. Errico J.-P. Fleurial B. B. Iversen G. J. Snyder Rev. Sci. Instrum. 2012 83 123902
81. S. Iwanaga E. S. Toberer A. LaLonde G. J. Snyder Rev. Sci. Instrum. 2011 82 063905
82. Z. M. Gibbs A. LaLonde G. J. Snyder New J. Phys. 2013 15 075020
83. K. Biswas J. He I. D. Blum C.-I. Wu T. P. Hogan D. N. Seidman V. P. Dravid M. G. Kanatzidis Nature 2012 489 414 418
84. H. Wang Y. Pei A. D. Lalonde G. J. Snyder Adv. Mater. 2011 23 1366
85. D. T. Morelli T. Caillat J.-P. Fleurial A. Borshchevsky J. Vandersande B. Chen C. Uher Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1995 51 9622
86. M. S. Toprak C. Stiewe D. Platzek S. Williams L. Bertini E. Muller C. Gatti Y. Zhang M. Rowe M. Muhammed Adv. Funct. Mater. 2004 14 1189 1196
87. G. A. Slack M. A. Hussain J. Appl. Phys. 1991 70 2694
88. X. W. Wang H. Lee Y. C. Lan G. H. Zhu G. Joshi D. Z. Wang J. Yang A. J. Muto M. Y. Tang J. Klatsky S. Song M. S. Dresselhaus G. Chen Z. F. Ren Appl. Phys. Lett. 2008 93 193121
89. Y. Xia V. Ponnambalam S. Bhattacharya A. L. Pope S. J. Poon T. M. Tritt J. Phys.: Condens. Matter 2001 13 77
90. T. Borca-Tasciuc D. Achimov W. L. Liu G. Chen H.-W. Ren C.-H. Lin S. S. Pei Microscale Thermophys. Eng. 2001 5 225
91. W. U. J. Roland Semicond. Semimetals 1972 8 67 102
92. S. Adachi J. Appl. Phys. 2007 102 063502
93. A. M. Dehkordi S. Bhattacharya T. Darroudi J. W. Gra U. Schwingenschlo H. N. Alshareef T. M. Tritt Chem. Mater. 2014 26 2478 2485
94. K. Koumoto Y. Wang R. Zhang A. Kosuga R. Funahashi Annu. Rev. Mater. Res. 2010 40 363 394