Judith Monnier, Bertrand Lenoir, Gabriel J. Cuello, Cédric Morin, Jean-Baptiste Vaney, Julie Carreaud, Eric Alleno, Annie Pradel, Serena Corallini, Gaëlle Delaizir, Elsa B. Lopes, Andrea Piarristeguy, Vivian Nassif, Christophe Candolfi, Jean-Claude Crivello, António Pereira Gonçalves, Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est (ICMPE), Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Axe 3 : organisation structurale multiéchelle des matériaux (SPCTS-AXE3), Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS), Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM), Institut Jean Lamour (IJL), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Quimica, ITN, ITN, Portugal, CRG et Grands Instruments (CRG), Institut Néel (NEEL), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Institut Laue-Langevin (ILL), ILL, ANR-11-PRGE-0010,VTG,Verres et vitrocéramiques de chalcogénures en tant que matériaux thermoélectriques pour des applications autour de l'ambiante(2011), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
International audience; Metastable β-As2Te3 (R3̅m, a = 4.047 Å and c =29.492 Å at 300 K) is isostructural to layered Bi2Te3 and is known for similarly displaying good thermoelectric properties around 400 K. Crystallizing glassy-As2Te3 leads to multiphase samples, while β-As2Te3 could indeed be synthesized with good phase purity (97%) by melt quenching. As expected, β-As2Te3 reconstructively transforms into stable α-As2Te3 (C2/m, a = 14.337 Å, b = 4.015 Å, c = 9.887 Å, and β = 95.06°) at 480 K. This β → α transformation can be seen as the displacement of part of the As atoms from their As2Te3 layers into the van der Waals bonding interspace. Upon cooling, β-As2Te3 displacively transforms in two steps below TS1 = 205−210 K and TS2 = 193−197 K into a new β′ As2Te3 allotrope. These reversible and first-order phase transitions give rise to anomalies in the resistance and in the calorimetry measurements. The new monoclinic β′-As2Te3 crystal structure (P21/m, a = 6.982 Å, b = 16.187 Å, c = 10.232 Å, β = 103.46° at 20 K) was solved from Rietveld refinements of X-ray and neutron powder patterns collected at low temperatures. These analyses showed that the distortion undergone by β-As2Te3 is accompanied by a 4-fold modulation along its b axis. In agreement with our experimental results, electronic structure calculations indicate that all three structures are semiconducting with the α-phase being the most stable one and the β′-phase being more stable than the β-phase. These calculations also confirm the occurrence of a van der Waals interspace between covalently bonded As2Te3 layers in all three structures.