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Electronic band structure, magnetic, transport and thermodynamic properties of In-filled skutterudites InxCo4Sb12

Leszczynski, J. und Da Ros, V. und Lenoir, B. und Dauscher, A. und Candolfi, C. und Masschelein, P. und Hejtmanek, J. und Kutorasinski, K. und Tobola, J. und Smith, R. I. und Stiewe, C. und Müller, E. (2013) Electronic band structure, magnetic, transport and thermodynamic properties of In-filled skutterudites InxCo4Sb12. Journal of Physics D: Applied Physics, 46 (49), Seite 495106. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.1088/0022-3727/46/49/495106. ISSN 0022-3727.

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Offizielle URL: http://iopscience.iop.org/0022-3727/46/49/495106/

Kurzfassung

The thermoelectric and thermodynamic properties of polycrystalline InxCo4Sb12 (0.0 ≤ x ≤ 0.26) skutterudites were investigated and analysed between 2 and 800 K by means of electrical resistivity, thermopower, thermal conductivity and specific heat measurements. Hall effect, sound velocity and thermal expansion measurements were also made in order to gain insights into the transport and elastic properties of these compounds. The impact of the In filling on the crystal structure as well as the thermal dynamics of the In atoms were tracked down to 4 K using powder neutron diffraction experiments. Analyses of the transport data were compared with the evolution of the electronic band structure with x determined theoretically within the Korringa–Kohn–Rostoker method with the coherent potential approximation. These calculations indicate that In gives rise to a remarkably large p-like density of states located at the conduction band edge. The electrical properties show typical trends of heavily doped semiconductors regardless of the In content. The thermal transport in CoSb3 is strongly influenced by the presence of In in the voids of the crystal structure resulting in a drop in the lattice thermal conductivity values in the whole temperature range. The low value of the Grüneisen parameter suggests that this decrease mainly originates from enhanced mass-fluctuations and point-defect scattering mechanisms. The highest thermoelectric figure of merit ZT ~ 1.0 at 750 K was achieved at the maximum In filling fraction, i.e. for x = 0.26.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/92541/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Electronic band structure, magnetic, transport and thermodynamic properties of In-filled skutterudites InxCo4Sb12
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Leszczynski, J.CNRS-Université de Lorraine (UMR 7198), Institut Jean Lamour, Parc de Saurupt, CS 50840, F-54011 Nancy, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Da Ros, V.CNRS-Université de Lorraine (UMR 7198), Institut Jean Lamour, Parc de Saurupt, CS 50840, F-54011 Nancy, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lenoir, B.CNRS-Université de Lorraine (UMR 7198), Institut Jean Lamour, Parc de Saurupt, CS 50840, F-54011 Nancy, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dauscher, A.CNRS-Université de Lorraine (UMR 7198), Institut Jean Lamour, Parc de Saurupt, CS 50840, F-54011 Nancy, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Candolfi, C.CNRS-Université de Lorraine (UMR 7198), Institut Jean Lamour, Parc de Saurupt, CS 50840, F-54011 Nancy, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Masschelein, P.CNRS-Université de Lorraine (UMR 7198), Institut Jean Lamour, Parc de Saurupt, CS 50840, F-54011 Nancy, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hejtmanek, J.Institut of Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Cukrovarnicka 10, CZ-162 53 Praha 6, Czech RepublicNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kutorasinski, K.Faculty of Physics and Applied Computer Science, AGH University of Science and Technology, 30–059 Krakow, PolandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tobola, J.Faculty of Physics and Applied Computer Science, AGH University of Science and Technology, 30–059 Krakow, PolandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Smith, R. I.ISIS Facility, Rutherford Appleton Laboratory, Harwell Oxford, Didcot, OX11 0QX, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stiewe, C.German Aerospace Center, Institute of Materials Research, Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller, E.German Aerospace Center, Institute of Materials Research, Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 November 2013
Erschienen in:Journal of Physics D: Applied Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:46
DOI:10.1088/0022-3727/46/49/495106
Seitenbereich:Seite 495106
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
ISSN:0022-3727
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Condensed matter: electrical, magnetic and optical Semiconductors Condensed matter: structural, mechanical & thermal ; thermoelectric
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Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Thermoelektrische Materialien und Systeme
Hinterlegt von: Zabrocki, Dr. Knud
Hinterlegt am:01 Dez 2014 10:39
Letzte Änderung:08 Mär 2018 18:37

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