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Thermoelectric performance of Li doped, p-type Mg2(Ge,Sn) and comparison with Mg2(Si,Sn)

de Boor, J. und Saparamadu, U. und Mao, J. und Dahal, K. und Müller, Eckhard und Ren, Zhifeng (2016) Thermoelectric performance of Li doped, p-type Mg2(Ge,Sn) and comparison with Mg2(Si,Sn). Acta Materialia, 120, Seiten 273-280. Elsevier. doi: 10.1016/j.actamat.2016.08.057. ISSN 1359-6454.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2016.08.057

Kurzfassung

Solid solutions with chemical formula Mg2(Si,Ge,Sn) are promising thermoelectric materials with very good properties for the n-type material but significantly worse for the p-type. For power generation applications good n- and p-type materials are required and it has been shown recently that Li doping can enhance the carrier concentration and improve the thermoelectric properties for p-type Mg2Si1-xSnx. We have investigated the potential of p-type Mg2(Ge,Sn) by optimizing Mg2Ge0.4Sn0.6 using Li as dopant. We were able to achieve high carrier concentrations (1.4 x 10^20 cm-³) and relatively high hole mobilities resulting in high power factors of 1.7 x 10^(-3) Wm^(-1) K^(-2) at 700 K, the highest value reported so far for this class of material. Exchanging Ge by Si allows for a systematic comparison of Mg2(Ge,Sn) with Mg2(Si,Sn) and shows that Si containing samples exhibit a lower power factor but also a lower thermal conductivity resulting in comparable thermoelectric figure-of-merit. The data is furthermore analyzed in the framework of a single parabolic band model to gain insight on the effect of composition on band structure.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/109978/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Thermoelectric performance of Li doped, p-type Mg2(Ge,Sn) and comparison with Mg2(Si,Sn)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
de Boor, J.German Aerospace Center, Institute of Materials Research, Köln, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-1868-3167NICHT SPEZIFIZIERT
Saparamadu, U.Department of Physics and Texas Center for Superconductivity, University of Houston, Houston, TX 77204, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mao, J.Department of Physics and Texas Center for Superconductivity, University of Houston, Houston, TX 77204, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dahal, K.Department of Physics and Texas Center for Superconductivity, University of Houston, Houston, TX 77204, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller, EckhardGerman aerospace center, Institute of materials research, Köln, Germany and Justus Liebig university Giessen, Institute of inorganic and analytical chemistry, 35392 Giessen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ren, ZhifengDepartment of Physics and Texas Center for Superconductivity, University of Houston, Houston, TX 77204, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 September 2016
Erschienen in:Acta Materialia
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:120
DOI:10.1016/j.actamat.2016.08.057
Seitenbereich:Seiten 273-280
Verlag:Elsevier
ISSN:1359-6454
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermoelectrics, Silicides, Electrical Transport, Mechanical alloying, Electrictronic band structure
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Hinterlegt von: Yasseri, Mohammad
Hinterlegt am:16 Feb 2017 07:02
Letzte Änderung:30 Jan 2024 12:52

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