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High Thermoelectric Performance of New Rhombohedral Phase of GeSe stabilized through Alloying with AgSbSe2

Abstract

GeSe is a IV–VI semiconductor, like the excellent thermoelectric materials PbTe and SnSe. Orthorhombic GeSe has been predicted theoretically to have good thermoelectric performance but is difficult to dope experimentally. Like PbTe, rhombohedral GeTe has a multivalley band structure, which is ideal for thermoelectrics and also promotes the formation of Ge vacancies to provide enough carriers for electrical transport. Herein, we investigate the thermoelectric properties of GeSe alloyed with AgSbSe2, which stabilizes a new rhombohedral structure with higher symmetry that leads to a multivalley Fermi surface and a dramatic increase in carrier concentration. The zT of GeAg0.2Sb0.2Se1.4 reaches 0.86 at 710 K, which is 18 times higher than that of pristine GeSe and over four times higher than doped orthorhombic GeSe. Our results open a new avenue towards developing novel thermoelectric materials through crystal phase engineering using a strategy of entropy stabilization of high‐symmetry alloys.

Energieumwandlung: Die thermoelektrische Leistung von GeSe wird durch einen legierungsinduzierten Phasenübergang deutlich erhöht, mit einem zT‐Wert von 0.86 bei 710 K für GeAg0.2Sb0.2Se1.4. Das Ergebnis ebnet den Weg für die Entwicklung thermoelektrischer Materialien mittels Kristallphasen‐Engineering durch die entropische Stabilisierung hochsymmetrischer Legierungen.

Autoren:   Zhiwei Huang, Samuel Miller, Binghui Ge, Mingtao Yan, Shashwat Anand, Tianmin Wu, Pengfei Nan, Yuanhu Zhu, Wei Zhuang, Jeffrey Snyder, Peng Jiang, Xinhe Bao; Zhiwei Huang, Samuel A. Miller, Binghui Ge, Mingtao Yan, Shashwat Anand, Tianmin Wu, Pengfei Nan, Yuanhu Zhu, Wei Zhuang, G. Jeffrey Snyder, Peng Jiang, Xinhe Bao
Journal:   Angewandte Chemie
Band:   129
Ausgabe:   45
Jahrgang:   2017
Seiten:   14301
DOI:   10.1002/ange.201708134
Erscheinungsdatum:   05.10.2017
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