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28.02.2017 | Ausgabe 12/2017

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 12/2017

High pressure synthesis and thermoelectric properties of Ba-filled CoSb3 skutterudites

Zeitschrift:
Journal of Materials Science: Materials in Electronics > Ausgabe 12/2017
Autoren:
Yulong Kang, Fengrong Yu, Chen Chen, Qian Zhang, Hao Sun, Long Zhang, Dongli Yu, Yongjun Tian, Bo Xu

Abstract

The filling behavior of barium into voids of CoSb3 under high pressure was investigated with the first principles calculations, revealing that the filling fraction limit can be further increased under high pressure. Inspired by the theoretical investigation result, we synthesized Ba-filled CoSb3 with a high pressure synthesis method. The products show the skutterudite structure of \(\operatorname{Im}\bar{3}\) symmetry. The maximal filling fraction of Ba in CoSb3 is increased to 0.51. The power factor is significantly enhanced meanwhile the lattice thermal conductivity is dramatically suppressed after Ba filling, and ZT of Ba0.51Co4Sb12 reaches a value of ca. 1.0 at 883 K. Compared with the traditional solid state reaction method for fabricating elemental-filled skutterudites, the high pressure synthesis method shows the advantages of fast process, broadening fillable elements, and increasing the filling fraction.

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