Quasilinear dispersion in electronic band structure and high Seebeck coefficient in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>CuFe</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>-based thermoelectric materials
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Notice bibliographique
Résumé
The earth-abundant natural mineral chalcopyrite $\mathrm{CuFe}{\mathrm{S}}_{2}$ is a potential $n$-type thermoelectric material because of its large Seebeck coefficient at high carrier concentrations. For a long time, the large Seebeck coefficient of $\mathrm{CuFe}{\mathrm{S}}_{2}$ has been attributed to a large electron effective mass, but the reasons for this and the unusual carrier concentration dependent behavior have rarely been discussed. Here, we systematically investigated the special transport behavior of $\mathrm{CuFe}{\mathrm{S}}_{2}$ and found the classical parabolic band model to be inadequate in explaining it. Our experimental and theoretical studies indicate that there are two flat electronic pockets at the \ensuremath{\Gamma} and $Z$ points of the Brillouin zone near the conduction band edge of $\mathrm{CuFe}{\mathrm{S}}_{2}$ that dominate the charge transport. These electronic pockets result from nonparabolic quasilinearly dispersing bands that give rise to a linear wave vector dependent energy ($E\ensuremath{\sim}k$) and a carrier density dependent effective mass (${m}^{*}\ensuremath{\sim}{m}_{0}{n}^{1/3}$). Such a strong carrier concentration dependent carrier effective mass results in the high Seebeck coefficient of $\mathrm{CuFe}{\mathrm{S}}_{2}$ compound under a large carrier density. The work demonstrates that quasilinearly dispersing bands can give strongly enhanced Seebeck coefficient, and could be useful in optimizing the properties of thermoelectric materials.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,205 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
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