Bernard Malaman, Bertrand Lenoir, Petr Levinský, Jaafar Ghanbaja, Patrick Gougeon, Anne Dauscher, Sylvie Migot, Maryvonne Hervieu, Philippe Gall, Jiří Hejtmánek, Christophe Candolfi, Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), 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), Institut Jean Lamour (IJL), Université de Lorraine (UL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), 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), Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences (FZU / CAS), Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS), French Agence Nationale de la Recherche (ANR), through the program Energy Challenge for Secure French National Research Agency (ANR) [ANR-15-CE05-0027], Czech Science Foundation Grant Agency of the Czech Republic [18-12761S], program of Czech Research Infrastructures [LM2018096], ANR-15-CE05-0027,MASSCOTE,Matériaux Sulfures à Structures Complexes: application à la Thermoélectricité(2015), 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), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
International audience; We report on the crystal structure and physical properties of Tl0.6Mo3S5, which belongs to a novel family of materials with large tunnels, reminiscent of those observed in the romanechite structure type. Tl cations are partially filling these tunnels delimited by the Mo-S cluster framework in which the Mo atoms form infinite zigzag chains. Single-crystal X-ray diffraction data indicate that this compound crystallizes in the monoclinic, non-centrosymmetric space group P21 (no. 4; a = 9.344(2) angstrom, b = 3.234(2) A, c = 11.669(2) A and beta = 113.09(2)° at 293 K). While electron diffraction performed on single crystals further evidences a commensurate modulation running solely along the b axis with a modulation wave vector further experiments carried out on a polycrystalline sample suggest a compositional dependence of q on the Tl content. Low-temperature transport properties measurements (5-300 K) reveal that Tl0.6Mo3S5 behaves as a narrow-band-gap n-type semiconductor. The strongly non-linear temperature dependence of the thermopower further suggests the presence of several electronic bands contributing to the electrical transport. Consistent with the extended electronic distribution in the tunnels that requires a description using two adjacent Tl sites, specific heat data measured down to 0.35 K evidence the presence of a Schottky-type anomaly that may be associated with the tunneling of the Tl cations between several equivalent, off-centered equilibrium sites. This inherent disorder contributes to suppression of the low-temperature Umklapp peak in the lattice thermal conductivity kL, the temperature dependence of which mimics that observed in strongly-disordered compounds. In spite of this characteristic, high kL values of up to 3.8 W m-1K-1 are reached at 300 K, due to the covalent Mo-S network that contributes to maintaining high sound velocities.