Enhanced Topological Surface State Mediated Transport Elevates Thermoelectric Performance in SnSb2Te4 Quantum Material

热电效应 材料科学 凝聚态物理 热电材料 量子阱 物理 热力学 量子力学 激光器
作者
Subarna Das,Debattam Sarkar,Kanishka Biswas
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:36 (7): 3359-3368 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.4c00088
摘要

The discovery of topological quantum materials harboring Dirac-like massless surface states with high charge carrier mobility presents an exciting opportunity for unlocking superior thermoelectric (TE) performance, contingent upon accessing the unique properties of nontrivial topological surface states (TSS). However, harnessing these exotic TSS properties necessitates precise positioning of the Fermi level (EF) within the insulating bulk band gap. Unfortunately, inherent bulk defects often result in the EF being submerged deep into the bulk bands, rendering the contribution of TSS to electronic transport negligible. Herein, to address this challenge, we devised a novel strategy to augment TSS-mediated electronic transport in a topological insulator, SnSb2Te4, by fine-tuning the EF within the valence band through iodine (I) doping. Through extensive investigation of low-temperature electronic and magneto-transport, we have successfully demonstrated the systematic access to TSS upon I doping, unveiling fascinating quantum diffusive transport phenomena. Our findings reveal a gradual enhancement in the phase coherence length originating from TSS-mediated weak antilocalization, accompanied by a simultaneous reduction in bulk-state-dominated electron–electron interactions upon I doping, significantly elevating carrier mobility. Moreover, while aliovalent doping of I– at the Te2– site orchestrates an optimized p-type carrier concentration, leading to an amplified Seebeck coefficient, the introduction of I doping-induced point defects disrupts phonon propagation in the inherently low thermally conductive SnSb2Te4. As a result, we achieved a promising TE figure of merit of zT ∼0.55 in I-doped SnSb2Te4.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
量子星尘发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
积极小土豆发布了新的文献求助150
1秒前
TaoBijiang发布了新的文献求助10
2秒前
李海翔发布了新的文献求助10
2秒前
Lucas应助Gavin采纳,获得10
2秒前
ppttyy完成签到 ,获得积分10
3秒前
zhangq应助肖旻采纳,获得10
3秒前
一口南瓜饼完成签到,获得积分10
3秒前
yoyolulu完成签到,获得积分10
3秒前
万能图书馆应助wenhui采纳,获得10
3秒前
gln完成签到 ,获得积分10
3秒前
AW完成签到,获得积分10
4秒前
王静姝完成签到,获得积分10
4秒前
王w发布了新的文献求助10
4秒前
壮观梦之完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
拉不不发布了新的文献求助10
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
QJL完成签到,获得积分10
6秒前
nannan完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
赵保钢完成签到,获得积分10
6秒前
A29964095完成签到 ,获得积分10
6秒前
ZH完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
留猪完成签到,获得积分10
7秒前
Owen应助蓝莓采纳,获得10
8秒前
lily发布了新的文献求助10
9秒前
ikun0000完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
10秒前
yulou2199完成签到,获得积分10
10秒前
belssingoo发布了新的文献求助30
10秒前
zcz发布了新的文献求助10
10秒前
doudou完成签到,获得积分10
10秒前
Ratel完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
Doreen完成签到,获得积分10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 2000
从k到英国情人 1700
„Semitische Wissenschaften“? 1510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5773617
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5612760
关于积分的说明 15431930
捐赠科研通 4906024
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2640036
邀请新用户注册赠送积分活动 1587869
关于科研通互助平台的介绍 1542957