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3 results on '"Bourgès, Cédric"'

1. High thermoelectric performance in metallic NiAu alloys

Author

Garmroudi, Fabian, Parzer, Michael, Riss, Alexander, Bourgès, Cédric, Khmelevskyi, Sergii, Mori, Takao, Bauer, Ernst, and Pustogow, Andrej

Subjects
Condensed Matter - Materials Science, Condensed Matter - Strongly Correlated Electrons, Strongly Correlated Electrons (cond-mat.str-el), Materials Science (cond-mat.mtrl-sci), FOS: Physical sciences
Abstract

Thermoelectric (TE) materials seamlessly convert thermal into electrical energy and vice versa, making them promising for applications such as power generation or cooling. Although historically the TE effect was first discovered in metals, state-of-the-art research mainly focuses on doped semiconductors with large figure of merit, $zT$, that determines the conversion efficiency of TE devices. While metallic alloys have superior functional properties, such as high ductility and mechanical strength, they have mostly been discarded from investigation in the past due to their small Seebeck effect. Here, we realize unprecedented TE performance in metals by tuning the energy-dependent electronic scattering. Based on our theoretical predictions, we identify binary NiAu alloys as promising candidate materials and experimentally discover colossal power factors up to 34 mWm$^{-1}$K$^{-2}$ (on average 30 mWm$^{-1}$K$^{-2}$ from 300 to 1100 K), which is more than twice larger than in any known bulk material above room temperature. This system reaches a $zT$ up to 0.5, setting a new world record value for metals. NiAu alloys are not only orders of magnitude more conductive than heavily doped semiconductors, but also have large Seebeck coefficients originating from an inherently different physical mechanism: within the Au s band conduction electrons are highly mobile while holes are scattered into more localized Ni d states, yielding a strongly energy-dependent carrier mobility. Our work challenges the common belief that good metals are bad thermoelectrics and presents an auspicious paradigm for achieving high TE performance in metallic alloys through engineering electron-hole selective s-d scattering.

Published
2023

2. Disorder-driven glasslike thermal conductivity in colusite Cu26V2Sn6S32 investigated by Mössbauer spectroscopy and inelastic neutron scattering

Author

Candolfi, Christophe, Guélou, Gabin, Bourgès, Cédric, Supka, Andrew, Al Rahal Al Orabi, Rabih, Fornari, Marco, Malaman, Bernard, Le Caër, Gérard, Lemoine, Pierric, Hardy, Vincent, Zanotti, Jean-Marc, Chetty, Raju, Ohta, Michihiro, Suekuni, Koichiro, Guilmeau, Emmanuel, Institut Jean Lamour (IJL), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Central Michigan University (CMU), Solvay (France), Institut de Physique de Rennes (IPR), Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), LLB - Matière molle et biophysique (MMB), Laboratoire Léon Brillouin (LLB - UMR 12), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Tsukuba = University of Tsukuba, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Kyushu University, U.S. Department of Defense, N000141310635, Office of Naval Research, Ministry of Economy, Trade and Industry, ANR-15-CE05-0027,MASSCOTE,Matériaux Sulfures à Structures Complexes: application à la Thermoélectricité(2015), Université de Lorraine (UL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - 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AIST (JAPAN)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Thermal properties, Mössbauer spectroscopy, Time-of-flight neutron spectroscopy, Polycrystalline materials, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [CHIM]Chemical Sciences, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry
Abstract

International audience; The influence of structural disorder on the thermal transport in the colusite Cu26V2Sn6S32 has been investigated by means of low-temperature thermal conductivity and specific heat measurements (2–300 K), 119Sn Mössbauer spectroscopy and temperature-dependent powder inelastic neutron scattering (INS). Variations in the high-temperature synthesis conditions act as a key parameter for tuning the degree of disorder in colusite compounds. Intriguingly, we find that all synthesized samples are disordered, the degree of which varies with the synthesis conditions used. Mössbauer data clearly evidence that Sn atoms do not solely occupy the 6c site of the crystal lattice but are present on possibly both the Cu and V sites, leading to a random distribution of these three cations within the unit cell. Increasing the disorder in these materials tends to lead to a smearing out of the main features in the phonon density of states measured by INS. Although the evolution of the inelastic signal upon warming is well described by a quasiharmonic approximation, elastic properties calculations indicate large average Grüneisen parameters, consistent with those determined experimentally from thermodynamic data. Increasing the level of disorder results in a decreased average Grüneisen parameter suggesting that the lowered lattice thermal conductivity is not driven by enhanced anharmonicity. These results provide experimental evidence to support that the remarkable changeover in the lattice thermal conductivity from crystalline to glasslike is solely driven by enhanced disorder accompanied by local lattice distortions.

Published
2020

3. Producing high-performance thermoelectric bulk colusite by process-controlled structural disordering

Author

Bourgès, Cédric, Lebedev, Oleg I, Bouyrie, Yohan, Supka, Andrew R., Al Rahal Al Orabi, Rabih, Lemoine, P., Ohta, Michihiro, Suekuni, Koichiro, Nassif, Vivian, Hardy, Vincent, Daou, Ramzy, Miyazaki, Yuzuru, Fornari, Marco, Guilmeau, Emmanuel, Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Central Michigan University (CMU), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Kyushu University, CRG & Grands instruments (NEEL - CRG), Institut Néel (NEEL), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Tohoku University [Sendai], École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Kyushu University [Fukuoka], CRG et Grands Instruments (CRG ), and Guilmeau, Emmanuel

Subjects
[CHIM.INOR] Chemical Sciences/Inorganic chemistry, [CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry, [CHIM.CRIS]Chemical Sciences/Cristallography, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [CHIM.CRIS] Chemical Sciences/Cristallography, [CHIM.INOR]Chemical Sciences/Inorganic chemistry, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2018

Catalog

Books, media, physical & digital resources
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