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Dianta Ginting (Kyung Hee University) Chan-Chieh Lin (Kyung Hee University) Gareoung Kim (Kyung Hee University) Song Yi Back (Kyung Hee University) Bora Won (Kyung Hee University) 조현용 (Kyung Hee University) Jae Hyun Yun (Kyung Hee University) Hyeon Seob So (Kyung Hee University) Hosun Lee (Kyung Hee University) Byung-Kyu Yu (Ewha Womans University) Sung-Jin Kim (Ewha Womans University) Jong-Soo Rhyee (Kyung Hee University)
저널정보
대한금속·재료학회 Electronic Materials Letters Electronic Materials Letters Vol.15 No.3
발행연도
2019.1
수록면
342 - 349 (8page)

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Topological crystal insulator (TCI) and topological Dirac semimetals have topologically nontrivial surface and bulk state,respectively. The parent compound of Pb 0.5 Sn 0.5 Te exhibiting TCI band inversion has particle-hole symmetry owing to thegapless Dirac band implying a strong electron–hole bipolar compensation in Seebeck coeffi cient. We recently reported thatweak perturbation of TCI state can enhance thermoelectric performance signifi cantly due to highly dispersive and degeneratedenergy bands. It is a great interest that the further increase of chemical potential has benefi ciary to thermoelectric performancein the vicinity of topological phase transition. Here we investigate the thermoelectric properties of the co-doping eff ect by Kand Se in (Pb 0.5 Sn 0.5 ) 1− x K x Te 0.95 Se 0.05 ( x = 0.0, 0.005, 0.010, 0.015, 0.02) compounds. K-doping increases the band gap from0.15 eV (Pb 0.5 Sn 0.5 Te) to 0.21 eV ( x = 0.05) as well as increasing chemical potential resulting in the suppression of bipolardiff usion eff ect. In spite of the suppression of bipolar diff usion eff ect by K-doping, the power factor in K-doped compoundis decreased signifi cantly than the one of non-doped Pb 0.5 Sn 0.5 Te 0.95 Se 0.05 compound. It indicates that when we increasechemical potential further on the breaking of topological band inversion, the thermoelectric performance is deterioratedbecause the chemical potential resides far from the linear band dispersions which become conventional material. The ZTfor the K-doped (Pb 0.5 Sn 0.5 ) 1− x K x Te 0.95 Se 0.05 is obtained as 0.91 at 750 K for x = 0.017 which is increased as much as 99%comparing to the pristine compound Pb 0.5 Sn 0.5 Te but it is reduced value (51.5%) comparing to those of Pb 0.5 Sn 0.5 Te 0.95 Se 0.05compound. We believe that this research is valuable on the confi rmation that the weak perturbation of topological state andappropriate chemical potential tuning are important criteria in high thermoelectric performance.
#Topological crystalline insulator · Dirac semimetal · Thermoelectric · ZT · Nano precipitation

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Liu, W. / 2015 / Current progress and future challenges in thermoelectric power generation: from materials to devices / Acta Mater 87:357~376 google schola Rameshti, B. Z. / 2016 / Thermoelectric eff ects in topological crystalline insulators / Phys. Rev. B 94:205401 google schola Xu, S. Y. / 2012 / Observation of a topological crystalline insulator phase and topological phase transition in Pb1-xSnxTe / Nat. Commun 3:1192 google schola Hsieh, T. H. / 2012 / Topological crystalline insulators in the SnTe material class / Nat. Commun 3:982 google schola Tanaka, Y. / 2012 / Experimental realization of a topological crystalline insulator in SnTe / Nat. Phys 8:800~803 google schola

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