Cation vacancy related crystal structure and bandgap and their effects on the thermoelectric performance of Cu-ternary systems Cu3+δIn5Te9 (δ = 0–0.175)

文献情報

出版日 2020-02-26
DOI 10.1039/D0CP00626B
インパクトファクター 3.676
著者

Yafen Xia, Yong Luo, Jiaolin Cui


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要旨

In this work the crystal structure and bandgap in the Cu3+δIn5Te9 material system were engineered through modifying the copper vacancy concentration (Vc). The results reveal that the crystal distortion parameter (ψ) increases as the Vc value decreases, which plays a fundamental role in enhancing the phonon scattering, thereby reducing the lattice part (κL) to the minimum value 0.21 W K−1 m−1 at ∼830 K. Although the electrical properties degrade due to the reduced Hall carrier concentration (nH) caused by the widened bandgap (Eg) as the Vc value increases, the mobility (μ) increases. As a consequence, the thermoelectric performance remarkably improves with a highest ZT value of ∼1.0 for the sample Cu3+δIn5Te9 (δ = 0.1). This value doubles that of the pristine Cu3In5Te9. The work gives insight into the potential phonon scattering in the distorted crystal structure in Cu-ternary systems and sheds some light on the design of high performance thermoelectric materials.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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