We propose three dimensional-graphene nanonetworks (3D-GN) with pores in the range of 10 ∼ 20 nm as a potential candidate for thermoelectric materials. The 3D-GN has a low thermal conductivity of 0.90 W/mK @773 K and a maximum electrical conductivity of 6660 S/m @ 773 K. Our results suggest a straightforward way to individually control two interdependent parameters, σ and κ, in the nanoporous graphene structures to ultimately improve the figure of merit value.
REFERENCES
1.
A. F.
Ioffe
, Semiconductor Thermoelements, and Thermoelectric Cooling
(Revised and supplemented for the English ed.) (Infosearch
, London
, 1957
).2.
G. G.
Yadav
, J. A.
Susoreny
, G. Q.
Zhang
, H. R.
Yang
, and Y.
Wu
, Nanoscale
3
(9
), 3555
–3562
(2011
).3.
Y. C.
Zhang
, T.
Day
, M. L.
Snedaker
, H.
Wang
, S.
Kramer
, C. S.
Birkel
, X. L.
Ji
, D. Y.
Liu
, G. J.
Snyder
, and G. D.
Stucky
, Adv. Mater.
24
(37
), 5065
–5070
(2012
).4.
G.
Zhang
and B. W.
Li
, Nanoscale
2
(7
), 1058
–1068
(2010
).5.
D. M.
Rowe
and V. S.
Shukla
, J. Appl. Phys.
52
(12
), 7421
–7426
(1981
).6.
M. S.
Dresselhaus
, G.
Chen
, M. Y.
Tang
, R. G.
Yang
, H.
Lee
, D. Z.
Wang
, Z. F.
Ren
, J. P.
Fleurial
, and P.
Gogna
, Adv. Mater.
19
(8
), 1043
–1053
(2007
).7.
M.
Zebarjadi
, K.
Esfarjani
, M. S.
Dresselhaus
, Z. F.
Ren
, and G.
Chen
, Energy Environ. Sci.
5
(1
), 5147
–5162
(2012
).8.
D. W.
Song
, W. N.
Shen
, B.
Dunn
, C. D.
Moore
, M. S.
Goorsky
, T.
Radetic
, R.
Gronsky
, and G.
Chen
, Appl. Phys. Lett.
84
(11
), 1883
–1885
(2004
).9.
J. H.
Lee
and J. C.
Grossman
, Appl. Phys. Lett.
95
(1
), 013106
(2009
).10.
Z. S.
Wu
, Y.
Sun
, Y. Z.
Tan
, S. B.
Yang
, X. L.
Feng
, and K.
Mullen
, J. Am. Chem. Soc.
134
(48
), 19532
–19535
(2012
).11.
X. H.
Li
and M.
Antonietti
, Angew. Chem. Int. Ed.
52
(17
), 4572
–4576
(2013
).12.
T.
Gunst
, T.
Markussen
, A. P.
Jauho
, and M.
Brandbyge
, Phys. Rev. B
84
(15
), 155449
(2011
).13.
M. T.
Pettes
, H. X.
Ji
, R. S.
Ruoff
, and L.
Shi
, Nano Lett.
12
(6
), 2959
–2964
(2012
).14.
D. L.
Nika
, E. P.
Pokatilov
, and A. A.
Balandin
, Phys. Status Solidi B
248
(11
), 2609
–2614
(2011
).15.
J. C.
Yoon
, J. S.
Lee
, S. I.
Kim
, K. H.
Kim
, and J. H.
Jang
, Sci. Rep.
3
, 1788
(2013
).16.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4883892 for experimental details.
17.
F. P.
Ouyang
, S. L.
Peng
, Z. F.
Liu
, and Z. R.
Liu
, Acs Nano
5
(5
), 4023
–4030
(2011
).18.
J. Y.
Wang
, R. Q.
Zhao
, M. M.
Yang
, Z. F.
Liu
, and Z. R.
Liu
, J. Chem. Phys.
138
(8
), 084701
(2013
).19.
V. V.
Popov
, S. K.
Gordeev
, A. V.
Grechinskaya
, and A. M.
Danishevskii
, Phys. Solid State
44
(4
), 789
–792
(2002
).20.
P. E.
Hopkins
, P. M.
Norris
, L. M.
Phinney
, S. A.
Policastro
, and R. G.
Kelly
, J. Nanomater.
2008
, 418050
.21.
S.
Yigen
and A. R.
Champagne
, Nano Lett.
14
(1
), 289
–293
(2014
).22.
H. S.
Dow
, M. W.
Oh
, B. S.
Kim
, S. D.
Park
, B. K.
Min
, H. W.
Lee
, and D. M.
Wee
, J. Appl. Phys.
108
(11
), 113709
(2010
).23.
V. M.
Stojanovic
, N.
Vukmirovic
, and C.
Bruder
, Phys. Rev. B
82
(16
), 165410
(2010
).24.
S.
Ghosh
, W. Z.
Bao
, D. L.
Nika
, S.
Subrina
, E. P.
Pokatilov
, C. N.
Lau
, and A. A.
Balandin
, Nat. Mater.
9
(7
), 555
–558
(2010
).25.
J. Y.
Tang
, H. T.
Wang
, D. H.
Lee
, M.
Fardy
, Z. Y.
Huo
, T. P.
Russell
, and P. D.
Yang
, Nano Lett.
10
(10
), 4279
–4283
(2010
).26.
N.
Xiao
, X. C.
Dong
, L.
Song
, D. Y.
Liu
, Y.
Tay
, S. X.
Wu
, L. J.
Li
, Y.
Zhao
, T.
Yu
, H.
Zhang
, W.
Huang
, H. H.
Hng
, P. M.
Ajayan
, and Q. Y.
Yan
, Acs Nano
5
(4
), 2749
–2755
(2011
).27.
W. Y.
Zhao
, S. F.
Fan
, N.
Xiao
, D. Y.
Liu
, Y. Y.
Tay
, C.
Yu
, D. H.
Sim
, H. H.
Hng
, Q. C.
Zhang
, F.
Boey
, J.
Ma
, X. B.
Zhao
, H.
Zhang
, and Q. Y.
Yan
, Energy Environ. Sci.
5
(1
), 5364
–5369
(2012
).28.
S. J.
Yuan
, R.
Roldan
, A. P.
Jauho
, and M. I.
Katsnelson
, Phys. Rev. B
87
(8
), 085430
(2013
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
