Darstellung und Eigenschaftsoptimierung von effizient phononenstreuenden polyanionischen Verbindungen mit hochmobilen Teilstrukturen
Final Report Abstract
Im Projekt ‚Effiziente Phononenstreuung in Polyanionenverbindungen mit niederdimensionalen mobilen Baugruppen‘ wurden in zwei Projektbereichen Untersuchungen zur Existenz von neuen Phasen in den ternären Systemen Ag-Q-X mit Q = Te, Se, S und X = Cl, Br, I (Projektbereich 1) und (Cu,Li)-Q-X mit Q = Te und X = Cl, Br, I (Projektbereich 2) durchgeführt. Im Projektbereich 1 konnten Materialien mit einem ausgeprägten Seebeck-Koeffizientensprung, ausgelöst durch die dynamische Veränderung der Bindungsverhältnisse in der Anionenteilstruktur, untersucht werden. Einhergehend mit dieser Modulation ist eine Änderung der Halbleitereigenschaften in Form eines pn-p Übergangs. Verbindungen der allgemeinen Zusammensetzung Ag10Q4X3 wurden durch geeignete Variation der Anionenteilstruktur bezüglich des Seebeck- Koeffizientensprungs optimiert. Bei geeigneter Wahl der Anionen resultierten Seebeck-Koeffizientenänderungen von mehr als 3000 μV/K. Untersuchungen an In4Se3-x, einer Verbindung die laut einer Nature Publikation ebenfalls solch eine Modulation zeigen sollte, deuten auf eine peritektische Zersetzung in In 4Se3 und Indium hin. Durch die strukturellen Untersuchungen im Rahmen dieses Projekts konnten nahezu alle synthetisierten Silber-Polychalkogenidhalogenide auch in Mineralproben nachgewiesen werden. Im Projektbereich 2 sind mit den metallischen Verbindungen Cu4,8Te3Br und Cu5,4Te3Br zwei neue Phasen im System Cu-Te-Br erfolgreich dargestellt und charakterisiert worden. Sie kristallisierten als Cu-Auffüllvarianten des Cr3Si- Strukturtyps. Die diamagnetischen Verbindungen unterscheiden sich durch die Verteilung des Kupfers innerhalb der Cr3Si-artigen Teilstruktur aus Te und Br. Mit Cu6Te3S wurde ein weiterer kupferreicherer Vertreter dargestellt, wobei die Cr 3Si-Teilstruktur aus Te und S gebildet wird. Alle Verbindungen zeigen eine ausgeprägte Kupfermobilität und zeichnen sich durch Polymorphismus aus. Die geplante Darstellung von neuen Lithium-Polyanionenverbindungen konnte nicht realisiert werden. In Umsetzungen zu den gewünschten Produkten konnten nur binäre Lithiumhalogenide und –chalkogenide nachgewiesen werden.
Publications
- A Conceptional Approach to Materials for Resistivity Switching and Thermoelectrics. Solid State Science 13 (2011), 944-947
Oliver Osters, Melanie Bawohl, Jean-Louis Bobet, Bernard Chevalier, Rodolphe Decourt, Tom Nilges
- Effects of partial anion substitution on the thermoelectric properties of silver(I) chalcogenide halides in the system Ag5Q2X with Q = Te, Se and S and X = Br and Cl. J. Solid State Chem. 184 (2011), 778-785
Nadine Eckstein, Tom Nilges, Rodolphe Decourt, Jean-Louis Bobet, Bernard Chevalier
- The Influence of d10-d10 Interactions in Ag5Te1.8Se0.2Cl and Ag5Te1.6Se0.4Cl on Structural and Thermoelectric Properties. Z. Naturforsch. 66b (2011), 1005 – 1014
Nadine Eckstein, Jean-Louis Bobet, Bernard Chevalier, Tom Nilges
- Comments on Peierls-distorted Indium chains in In4Se3-x. Z. Anorg. Allg. Chem. 639 (2013), 497–501
Oliver Osters, Gustavo Blazek and Tom Nilges
(See online at https://doi.org/10.1002/zaac.201200534) - Copper substitution and mixed cation effect in Ag10Te4Br3. Z. Anorg. Allg. Chem. 639 (2013), 2379-2381
Malte Giller, Melanie Bawohl, Alexandra P. Gerstle, Tom Nilges
(See online at https://doi.org/10.1002/zaac.201300309) - From Chalcogenides to Polychalcogenidehalides – First Identification in Mineral Samples. Z. Anorg. Allg. Chem. 639 (2013), 2761-2766
Ulrich Schürmann, Viola Duppel, Tom Nilges, Sergey Britvin, Vladimir A. Kovalenker, Lorenz Kienle
- Cu6Te3S – a Cu-filled Cr3Si-structure variant. Z. Kristallogr. 229 (2014), 831-839
Malte Giller, Carolin Grotz, Brent W. Rudyk, Arthur Mar, Tom Nilges
(See online at https://doi.org/10.1515/zkri-2014-1797)
