Ryu, Byungki und Foster, Samuel und Choi, Eun-Ae und Park, Sungjin und Chung, Jaywan und de Boor, Johannes und Müller, Eckhard und Ziolkowski, Pawel und Han, Seung Zeon und Park, SuDong und Neophytou, Neophytos (2025) Asymmetric electronic band alignment and potentially enhanced thermoelectric properties in phase-separated Mg2X (X = Si,Ge,Sn) alloys. Journal of Applied Physics, 138 (6), 065104. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/5.0285042. ISSN 0021-8979.
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- Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://doi.org/10.1063/5.0285042
Kurzfassung
The Mg2X (X = Si, Ge, Sn) based alloy is an eco-friendly thermoelectric material for mid-temperature applications. The Mg2Si1−xSnx and Mg2Ge1−xSnx alloys can be phase-separated into Si(Ge)- and Sn-rich phases during material synthesis, leading to a nanocomposite with locally varying electronic band structures. First-principles calculations reveal that the valence band offset is eight-times larger than the conduction band offset at the interface between Si- and Sn-rich phases for x = 0.6, showing type I and asymmetric band alignment (0.092 vs 0.013 eV). Using the Boltzmann transport theory and thermionic emission calculations, we show that the large valence band energy discontinuity could allow for energy filtering effects to take place that can potentially increase the power factor substantially in the p-type material system if designed appropriately.
| elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/220384/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Titel: | Asymmetric electronic band alignment and potentially enhanced thermoelectric properties in phase-separated Mg2X (X = Si,Ge,Sn) alloys | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Autoren: |
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| Datum: | 14 August 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Erschienen in: | Journal of Applied Physics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Band: | 138 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1063/5.0285042 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Seitenbereich: | 065104 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verlag: | American Institute of Physics (AIP) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 0021-8979 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stichwörter: | First-principle calculations, Phase transitions, Electronic band structure, Thermionic emission, Thermodynamic functions, Thermoelectric effects, Thermoelectric materials, Nanocomposites, Phonon scattering, Nonequilibrium statistical mechanics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Programm: | Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Programmthema: | Straßenverkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Schwerpunkt: | Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Forschungsgebiet: | V ST Straßenverkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | V - FFAE - Fahrzeugkonzepte, Fahrzeugstruktur, Antriebsstrang und Energiemanagement | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standort: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institute & Einrichtungen: | Institut für Werkstoff-Forschung > Thermoelektrische Materialien und Systeme | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt von: | Ziolkowski, Pawel | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt am: | 08 Dez 2025 08:48 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Letzte Änderung: | 08 Dez 2025 08:48 |
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