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Layered manganese bismuth tellurides with GeBi4Te7- and GeBi6Te10-type structures: towards multifunctional materials

Souchay, Daniel und Nentwig, Markus und Günther, Daniel und Keilholz, Simon und de Boor, Johannes und Zeugner, Alexander und Isaeva, Anna und Ruck, Michael und Wolter, Anja UB und Büchner, Bernd und Oeckler, Oliver (2019) Layered manganese bismuth tellurides with GeBi4Te7- and GeBi6Te10-type structures: towards multifunctional materials. Journal of Materials Chemistry C. Royal Society of Chemistry. doi: 10.1039/C9TC00979E. ISSN 2050-7526.

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4MB

Kurzfassung

The crystal structures of new layered manganese bismuth tellurides with the compositions Mn0.85(3)Bi4.10(2)Te7 and Mn0.73(4)Bi6.18(2)Te10 were determined by single-crystal X-ray diffraction, including the use of microfocused synchrotron radiation. These analyses reveal that the layered structures deviate from the idealized stoichiometry of the 12P-GeBi4Te7 (space group P[3 with combining macron]m1) and 51R-GeBi6Te10 (space group R[3 with combining macron]m) structure types they adopt. Modified compositions Mn1−xBi4+2x/3Te7 (x = 0.15–0.2) and Mn1−xBi6+2x/3Te10 (x = 0.19–0.26) assume cation vacancies and lead to homogenous bulk samples as confirmed by Rietveld refinements. Electron diffraction patterns exhibit no diffuse streaks that would indicate stacking disorder. The alternating quintuple-layer [M2Te3] and septuple-layer [M3Te4] slabs (M = mixed occupied by Bi and Mn) with 1 : 1 sequence (12P stacking) in Mn0.85Bi4.10Te7 and 2 : 1 sequence (51R stacking) in Mn0.81Bi6.13Te10 were also observed in HRTEM images. Temperature-dependent powder diffraction and differential scanning calorimetry show that the compounds are high-temperature phases, which are metastable at ambient temperature. Magnetization measurements are in accordance with a MnII oxidation state and point at predominantly ferromagnetic coupling in both compounds. The thermoelectric figures of merit of n-type conducting Mn0.85Bi4.10Te7 and Mn0.81Bi6.13Te10 reach zT = 0.25 at 375 °C and zT = 0.28 at 325 °C, respectively. Although the compounds are metastable, compact ingots exhibit still up to 80% of the main phases after thermoelectric measurements up to 400 °C.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130596/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Layered manganese bismuth tellurides with GeBi4Te7- and GeBi6Te10-type structures: towards multifunctional materials
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Souchay, DanielInstitute for Mineralogy, Crystallography and Materials Science, Faculty of Chemistry and Mineralogy, Leipzig University, Scharnhorststr. 20, 04275 Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nentwig, MarkusInstitute for Mineralogy, Crystallography and Materials Science, Faculty of Chemistry and Mineralogy, Leipzig University, Scharnhorststr. 20, 04275 Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Günther, DanielInstitute for Mineralogy, Crystallography and Materials Science, Faculty of Chemistry and Mineralogy, Leipzig University, Scharnhorststr. 20, 04275 Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Keilholz, SimonInstitute for Mineralogy, Crystallography and Materials Science, Faculty of Chemistry and Mineralogy, Leipzig University, Scharnhorststr. 20, 04275 Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
de Boor, JohannesGerman aerospace center, institute of materials research, köln, germanyhttps://orcid.org/0000-0002-1868-3167NICHT SPEZIFIZIERT
Zeugner, AlexanderFaculty of Chemistry and Food Chemistry, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Isaeva, AnnaInstitute of Solid State Physics, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ruck, MichaelFaculty of Chemistry and Food Chemistry, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wolter, Anja UBLeibniz-Institute for Solid State and Materials Research, Helmholtzstr. 10, 01069 Dresden, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Büchner, BerndInstitute of Solid State Physics, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, Germany and Leibniz-Institute for Solid State and Materials Research, Helmholtzstr. 10, 01069 Dresden, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oeckler, OliverInstitute for Mineralogy, Crystallography and Materials Science, Faculty of Chemistry and Mineralogy, Leipzig University, Scharnhorststr. 20, 04275 Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 Juli 2019
Erschienen in:Journal of Materials Chemistry C
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1039/C9TC00979E
Verlag:Royal Society of Chemistry
ISSN:2050-7526
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Manganese bismuth tellurides; GeBi4Te7- and GeBi6Te10-type structures
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebssysteme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Turbinentechnologien (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Thermoelektrische Materialien und Systeme
Hinterlegt von: Yasseri, Mohammad
Hinterlegt am:15 Nov 2019 15:20
Letzte Änderung:11 Jul 2023 08:36

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