We examine the effect of UV/O3 oxidation on the thermoelectric properties of semiconducting carbon nanotube films. The oxidative UV/O3 treatment leads to the introduction of epoxy and carbonyl groups and a significant increase in the thermoelectric power factor up to 140 μW m−1 K−2. This power factor is three times larger than that of chemically-doped films because of the enhanced Seebeck coefficient. Characterization with Raman and mid-IR absorption/extinction spectroscopy reveals that the UV/ozone treatment results in simultaneous charge carrier doping and defect formation. This simple way of enhancing thermoelectric properties is suitable for the production of large-area, flexible thermoelectric devices based on semiconducting carbon nanotubes.
REFERENCES
1.
J.-H.
Bahk
, H.
Fang
, K.
Yazawa
, and A.
Shakouri
, J. Mater. Chem. C
3
, 10362
–10374
(2015
). 2.
K.
Suemori
, S.
Hoshino
, and T.
Kamata
, Appl. Phys. Lett.
103
, 153902
(2013
). 3.
Q.
Yao
, L.
Chen
, W.
Zhang
, S.
Liufu
, and X.
Chen
, ACS Nano
4
, 2445
–2451
(2010
). 4.
C.
Cho
, B.
Stevens
, J.-H.
Hsu
, R.
Bureau
, D. A.
Hagen
, O.
Regev
, C.
Yu
, and J. C.
Grunlan
, Adv. Mater.
27
, 2996
–3001
(2015
). 5.
Y.
Nonoguchi
, K.
Ohashi
, R.
Kanazawa
, K.
Ashiba
, K.
Hata
, T.
Nakagawa
, C.
Adachi
, T.
Tanase
, and T.
Kawai
, Sci. Rep.
3
, 3344
(2013
). 6.
Y.
Nonoguchi
, M.
Nakano
, T.
Murayama
, H.
Hagino
, S.
Hama
, K.
Miyazaki
, R.
Matsubara
, M.
Nakamura
, and T.
Kawai
, Adv. Funct. Mater.
26
, 3021
–3028
(2016
). 7.
Y.
Nonoguchi
, A.
Tani
, T.
Ikeda
, C.
Goto
, N.
Tanifuji
, R. M.
Uda
, and T.
Kawai
, Small
13
, 1603420
(2017
). 8.
M.
Nakano
, T.
Nakashima
, T.
Kawai
, and Y.
Nonoguchi
, Small
13
, 1700804
(2017
). 9.
Y.
Nonoguchi
, S.
Sudo
, A.
Tani
, T.
Murayama
, Y.
Nishiyama
, R. M.
Uda
, and T.
Kawai
, Chem. Commun.
53
, 10259
–10262
(2017
). 10.
Y.
Nonoguchi
, K.
Kojiyama
, and T.
Kawai
, J. Mater. Chem. A
6
, 21896
–21900
(2018
). 11.
W.
Zhou
, Q.
Fan
, Q.
Zhang
, L.
Cai
, K.
Li
, X.
Gu
, F.
Yang
, N.
Zhang
, Y.
Wang
, H.
Liu
, W.
Zhou
, and S.
Xie
, Nat. Commun.
8
, 14886
(2017
). 12.
J.
Choi
, Y.
Jung
, S. J.
Yang
, J. Y.
Oh
, J.
Oh
, K.
Jo
, J. G.
Son
, S. E.
Moon
, C. R.
Park
, and H.
Kim
, ACS Nano
11
, 7608
–7614
(2017
). 13.
Y.
Nakai
, K.
Honda
, K.
Yanagi
, H.
Kataura
, T.
Kato
, T.
Yamamoto
, and Y.
Maniwa
, Appl. Phys. Express
7
, 025103
(2014
). 14.
K.
Yanagi
, S.
Kanda
, Y.
Oshima
, Y.
Kitamura
, H.
Kawai
, T.
Yamamoto
, T.
Takenobu
, Y.
Nakai
, and Y.
Maniwa
, Nano Lett.
14
, 6437
–6442
(2014
). 15.
A. D.
Avery
, B. H.
Zhou
, J.
Lee
, E-S
Lee
, E. M.
Miller
, R.
Ihly
, D.
Wesenberg
, K. S.
Mistry
, S. L.
Guillot
, B. L.
Zink
, Y-H
Kim
, J. L.
Blackburn
, and A. J.
Ferguson
, Nat. Energy
1
, 16033
(2016
). 16.
T.
Yamamoto
and H.
Fukuyama
, J. Phys. Soc. Jpn.
87
, 024707
(2018
). 17.
Y.
Nonoguchi
, A.
Takata
, C.
Goto
, T.
Kitano
, and T.
Kawai
, Sci. Technol. Adv. Mater.
19
, 581
–587
(2018
). 18.
N. T.
Hung
, A. R. T.
Nugraha
, E. H.
Hasdeo
, M. S.
Dresselhaus
, and R.
Saito
, Phys. Rev. B
92
, 165426
(2015
). 19.
M.
Ohnishi
, T.
Shiga
, and J.
Shiomi
, Phys. Rev. B
95
, 155405
(2017
). 20.
A.
Hirsch
, Angew Chem. Int. Ed.
41
, 1853
–1859
(2002
). 21.
M. S.
Strano
, C. A.
Dyke
, M. L.
Usrey
, P. W.
Barone
, M. J.
Allen
, H. W.
Shan
, C.
Kittrell
, R. H.
Hauge
, J. M.
Tour
, and R. E.
Smalley
, Science
301
, 1519
–1522
(2003
). 22.
C. A.
Dyke
and J. M.
Tour
, J. Phys. Chem. A
108
, 11151
–11159
(2004
). 23.
A.
Nish
, J.-Y.
Hwang
, J.
Doig
, and R. J.
Nicholas
, Nat. Nanotechnol.
2
, 640
–646
(2007
). 24.
M. L.
Sham
and J. K.
Kim
, Carbon
44
, 768
–777
(2006
). 25.
A. B.
Sulong
, C. H.
Azhari
, R.
Zulkifli
, M. R.
Othman
, and J.
Park
, Eur. J. Sci. Res.
33
, 295
(2009
).26.
R.
Criegee
, Angew Chem. Int. Ed.
14
, 745
–752
(1975
). 27.
J. M.
Simmons
, B. M.
Nichols
, S. E.
Baker
, M. S.
Marcus
, O. M.
Castellini
, C.-S.
Lee
, R. J.
Hamers
, and M. A.
Eriksson
, J. Phys. Chem. B
110
, 7113
–7118
(2006
). 28.
Y. C.
Xing
, L.
Li
, C. C.
Chusuei
, and R. V.
Hull
, Langmuir
21
, 4185
–4190
(2005
). 29.
J. B.
Bult
, R.
Crisp
, C. L.
Perkins
, and J. L.
Blackburn
, ACS Nano
7
, 7251
–7161
(2013
). 30.
F.
Tuinstra
and J. L.
Koenig
, J. Chem. Phys.
53
, 1126
(1970
). 31.
G. C.
Papavassiliou
, Prog. Solid State Chem.
12
, 185
–271
(1980
). 32.
Q.
Zhang
, E. H.
Hároz
, Z.
Jin
, L.
Ren
, X.
Wang
, R. S.
Arvidson
, A.
Lüttge
, and J.
Kono
, Nano Lett.
13
, 5991
–5996
(2013
). 33.
T.
Morimoto
, S.-K.
Joung
, T.
Saito
, D. N.
Futaba
, K.
Hata
, and T.
Okazaki
, ACS Nano
8
, 9897
–9904
(2014
). 34.
J. C.
Charlier
, Acc. Chem. Res.
35
, 1063
–1069
(2002
). 35.
M. S.
Dresselhaus
, G.
Dresselhaus
, J. C.
Charlier
, and E.
Hernandez
, Philos. Trans. R. Soc. A
362
, 2065
–2098
(2004
). © 2019 Author(s).
2019
Author(s)
You do not currently have access to this content.
