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.

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
).
You do not currently have access to this content.