Thermoelectric properties of AlInN alloys, grown by metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE), with In-contents (x) from 11% up to 21.34% were characterized and analyzed at room temperature. The thermoelectric figure of merit (Z*T) values of the n-Al1−xInxN alloys were measured as high as 0.391 up to 0.532 at T = 300 K. The use of high In-content (x = 21.34%) AlInN alloys leads to significant reduction in thermal conductivity [κ = 1.62 W/(mK)] due to the increased alloy scattering, however, the optimized thermoelectric material was obtained for AlInN alloy with In-content of 17% attributed to its large power factor.
REFERENCES
1.
N.
Tansu
, H.
Zhao
, G.
Liu
, X. H.
Li
, J.
Zhang
, H.
Tong
, and Y. K.
Ee
, IEEE Photonics J.
2
, 236
(2010
).2.
N. F.
Gardner
, G. O.
Muller
, Y. C.
Shen
, G.
Chen
, S.
Watanabe
, W.
Gotz
, and M. R.
Krames
, Appl. Phys. Lett.
91
, 243506
(2007
). 3.
M. C.
Schmidt
, K.-C.
Kim
, R. M.
Farrell
, D. F.
Feezell
, D. A.
Cohen
, M.
Saito
, K.
Fujito
, J. S.
Speck
, S. P.
Denbaars
, and S.
Nakamura
, Jpn. J. Appl. Phys.
46
, L190
(2007
). 4.
J.
Zhang
, H.
Zhao
, and N.
Tansu
, Appl. Phys. Lett.
97
, 111105
(2010
). 5.
H.
Zhao
, R. A.
Arif
, Y. K.
Ee
, and N.
Tansu
, IEEE J. Quantum Electron.
45
, 66
(2009
). 6.
H.
Zhao
and N.
Tansu
, J. Appl. Phys.
107
, 113110
(2010
). 7.
M. H.
Kim
, M. F.
Schubert
, Q.
Dai
, J. K.
Kim
, E. F.
Schubert
, J.
Piprek
, and Y.
Park
, Appl. Phys. Lett.
91
, 183507
(2007
). 8.
R. A.
Arif
, H.
Zhao
, Y.-K.
Ee
, and N.
Tansu
, IEEE J. Quantum Electron.
44
, 573
(2008
). 9.
H.
Zhao
, G.
Liu
, and N.
Tansu
, Appl. Phys. Lett.
97
, 131114
(2010
). 10.
H.
Zhao
, R. A.
Arif
, and N.
Tansu
, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
15
, 1104
(2009
). 11.
H.
Zhao
, G.
Liu
, X. H.
Li
, G. S.
Huang
, J. D.
Poplawsky
, S.
Tafon Penn
, V.
Dierolf
, and N.
Tansu
, Appl. Phys. Lett.
95
, 061104
(2009
). 12.
R. M.
Farrell
, D. F.
Feezell
, M. C.
Schmidt
, D. A.
Haeger
, K. M.
Kelchner
, K.
Iso
, H.
Yamada
, M.
Saito
, K.
Fujito
, D. A.
Cohen
, J. S.
Speck
, S. P.
DenBaars
, and S.
Nakamura
, Jpn. J. Appl. Phys.
46
, L761
(2007
). 13.
H.
Zhao
, G.
Liu
, X. H.
Li
, R. A.
Arif
, G. S.
Huang
, J. D.
Poplawsky
, S.
Tafon Penn
, V.
Dierolf
, and N.
Tansu
, IET Optoelectron.
3
, 283
(2009
). 14.
Y. K.
Ee
, P.
Kumnorkaew
, R. A.
Arif
, J. F.
Gilchrist
, and N.
Tansu
, Appl. Phys. Lett.
91
, 221107
(2007
). 15.
Y. K.
Ee
, P.
Kumnorkaew
, R. A.
Arif
, H.
Tong
, H.
Zhao
, J. F.
Gilchrist
, and N.
Tansu
, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
15
, 1218
(2009
). 16.
Y. K.
Ee
, X. H.
Li
, J. E.
Biser
, W.
Cao
, H. M.
Chan
, R. P.
Vinci
, and N.
Tansu
, J. Cryst. Growth
312
, 1311
(2010
). 17.
K.
McGroddy
, A.
David
, E.
Matioli
, M.
Iza
, S.
Nakamura
, S.
DenBaars
, J. S.
Speck
, C.
Weisbuch
, and E. L.
Hu
, Appl. Phys. Lett.
93
, 103502
(2008
). 18.
R. A.
Arif
, H.
Zhao
, and N.
Tansu
, Appl. Phys. Lett.
92
, 011104
(2008
). 19.
H.
Zhao
, G.
Liu
, R. A.
Arif
, and N.
Tansu
, Solid State Electron.
54
, 1119
(2010
). 20.
U. K.
Mishra
, P.
Parikh
, and Y. F.
Wu
, Proc. IEEE.
90
, 1022
(2002
). 21.
R.
Dahal
, B.
Pantha
, J.
Li
, J. Y.
Lin
, and H. X.
Jiang
, Appl. Phys. Lett.
94
, 063505
(2009
). 22.
C. J.
Neufeld
, N. G.
Toledo
, S. C.
Cruz
, M.
Iza
, S. P.
DenBaars
, and U. K.
Mishra
, Appl. Phys. Lett.
93
, 143502
(2008
). 23.
M.
Jamil
, R. A.
Arif
, Y. K.
Ee
, H.
Tong
, J. B.
Higgins
, and N.
Tansu
, Phys. Stat. Sol. A
205
, 1619
(2008
). 24.
M.
Jamil
, H.
Zhao
, J.
Higgins
, and N.
Tansu
, Phys. Stat. Sol. A
205
, 2886
(2008
). 25.
G.
Chen
and A.
Shakouri
, J. Heat Transfer.
124
, 242
(2002
). 26.
G.
Chen
, M.S.
Dresselhaus
, G.
Dresselhaus
, J.-P.
Fleurial
, and T.
Caillat
, Int. Mater. Rev.
48
, 45
(2003
). 27.
S.
Yamaguchi
, Y.
Iwamura
, and A.
Yamamoto
, Appl. Phys. Lett.
82
, 2065
(2003
). 28.
S.
Yamaguchi
, R.
Izaki
, K.
Yamagiwa
, K.
Taki
, Y.
Iwamura
, and A.
Yamamoto
, Appl. Phys. Lett.
83
, 5398
(2003
). 29.
S.
Yamaguchi
, R.
Izaki
, N.
Kaiwa
, S.
Sugimura
and A.
Yamamoto
, Appl. Phys. Lett.
84
, 5344
(2004
). 30.
S.
Yamaguchi
, R.
Izaki
, Y.
Iwamura
, and A.
Yamamoto
, Phys. Stat. Sol. A
201
, 225
(2004
). 31.
R.
Izaki
, N.
Kaiwa
, M.
Hoshino
, T.
Yaginuma
, S.
Yamaguchi
, and A.
Yamamoto
, Appl. Phys. Lett.
87
, 243508
(2005
). 32.
S.
Yamaguchi
, R.
Izaki
, N.
Kaiwa
, and A.
Yamamoto
, Appl. Phys. Lett.
86
, 252102
(2005
). 33.
A.
Sztein
, H.
Ohta
, J.
Sonoda
, A.
Ramu
, J. E.
Bowers
, S. P.
DenBaars
, and S.
Nakamura
, Appl. Phys. Exp.
2
, 111003
(2009
). 34.
W.
Liu
and A. A.
Balandin
, J. Appl. Phys.
97
, 073710
(2005
). 35.
W.
Liu
and A. A.
Balandin
, J. Appl. Phys.
97
, 123705
(2005
). 36.
B. N.
Pantha
, R.
Dahal
, J.
Li
, J. Y.
Lin
, H. X.
Jiang
, and G.
Pomrenke
, Appl. Phys. Lett.
92
, 042112
(2008
). 37.
B. N.
Pantha
, R.
Dahal
, J.
Li
, J. Y.
Lin
, H. X.
Jiang
, and G.
Pomrenke
, J. Electro. Mater.
38
, 1132
(2009
). 38.
H.
Tong
, J.
Zhang
, G.
Liu
, J. A.
Herbsommer
, G. S.
Huang
, and N.
Tansu
, Appl. Phys. Lett.
97
, 112105
(2010
). 39.
S.-M.
Lee
and D. G.
Cahill
, J. App. Phys.
, 81
, 2590
(1997
). 40.
Z.
Bian
, M.
Zebarjadi
, R.
Singh
, Y.
Ezzahri
, A.
Shakouri
, G.
Zeng
, J.-H.
Bahk
, J. E.
Bowers
, J. M. O.
Zide
, and A. C.
Gossard
, Phys. Rev. B
76
, 205311
(2007
). 41.
R.
Butte
, J. F.
Carlin
, E.
Feltin
, M.
Gonschorek
, S.
Nicolay
, G.
Christmann
, D.
Simeonov
, A.
Castiglia
, J.
Dorsaz
, H. J.
Buehlmann
, S.
Christopoulos
, G.
Baldassarri Hoger von Hogersthal
, A. J. D.
Grundy
, M.
Mosca
, C.
Pinquier
, M. A.
Py
, F.
Demangeot
, J.
Frandon
, P. G.
Lagoudakis
, J. J.
Baumberg
, and N.
Grandjean
, J. Phys. D: Appl. Phys.
40
, 6328
(2007
). 42.
W.
Gee
and M.
Green
, J. Phys. E: Sci. Instrum.
3
, 135
(1970
). 43.
D. G.
Cahill
and R. O.
Pohl
, Phys. Rev. B.
35
, 4067
(1987
). 44.
D. G.
Cahill
, Rev. Sci. Instrum.
61
, 802
(1990
). 45.
D. G.
Cahill
, Rev. Sci. Instrum.
73
, 3701
(2002
). 46.
D. G.
Cahill
, M.
Katiyar
, and J. R.
Abelson
, Phys. Rev. B.
50
, 6077
(1994
). 47.
F. P.
Incropera
and D. P.
De Witt
, Fundamentals of Heat and Mass Transfer
, 5th ed. (Wiley
, New York
, 2001
).© 2011 American Institute of Physics.
2011
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.