Ytterbium silicide-based thermoelectric materials have attracted attention because they exhibit large power factors owing to large absolute values of their Seebeck coefficient as well as high electrical conductivity. Here, we demonstrate that, in the Yb(Si1−xGex)2 system, by controlling the valence fluctuation, we combine two phenomena, namely, the Kondo effect and suppression of the spin fluctuation. This leads to a large density of states and the suppression of the spin fluctuation of the 4f electrons, thereby resulting in a high Seebeck coefficient with extremely low resistivity. Consequently, Yb(Si0.5Ge0.5)2 exhibits a high-power factor of 8.4 mW K−2 m−1, which makes energy harvesting from a cold source a practical possibility.

1.
C.
Forman
,
I. K.
Muritala
,
R.
Pardemann
, and
B.
Meyer
,
Renewable Sustainable Energy Rev.
57
,
1568
(
2016
).
2.
H.
Maciej
and
T.
Skotnickia
,
Nano Energy
54
,
461
(
2018
).
3.
B. B.
Kanbur
,
L.
Xiang
,
S.
Dubey
,
F. H.
Choo
, and
F.
Duan
,
Renewable Sustainable Energy Rev.
79
,
1171
(
2017
).
4.
Office of Fossil Energy United States Department of Energy
, Hydrogen Strategy Enabling a Low-Carbon Economy (n.d.).
5.
N.
Dang
,
E.
Bozorgzadeh
, and
N.
Venkatasubramanian
,
Adv. Comput.
87
,
203
(
2012
).
6.
W.
Liu
,
H. S.
Kim
,
Q.
Jie
, and
Z.
Ren
,
Scr. Mater.
111
,
3
(
2016
).
7.
D. M.
Rowe
,
Thermoelectrics Handbook-Macro to Nano
, 1st ed. (
CRC Press
,
2006
).
8.
G. J.
Snyder
and
E. S.
Toberer
,
Nat. Mater.
7
,
105
(
2008
).
9.
J.
He
and
T. M.
Tritt
,
Science
357
,
1369
(
2017
).
10.
Y.
Lan
,
A. J.
Minnich
,
G.
Chen
, and
Z.
Ren
,
Adv. Funct. Mater.
20
,
357
(
2010
).
11.
Y.
Pei
,
X.
Shi
,
A.
Lalonde
,
H.
Wang
,
L.
Chen
, and
G. J.
Snyder
,
Nature
473
,
66
(
2011
).
12.
J. P.
Heremans
,
V.
Jovovic
,
E. S.
Toberer
,
A.
Saramat
,
K.
Kurosaki
,
A.
Charoenphakdee
,
S.
Yamanaka
, and
G. J.
Snyder
,
Science
321
,
554
(
2008
).
13.
K.
Biswas
,
J.
He
,
I. D.
Blum
,
C. I.
Wu
,
T. P.
Hogan
,
D. N.
Seidman
,
V. P.
Dravid
, and
M. G.
Kanatzidis
,
Nature
489
,
414
(
2012
).
14.
L.-D.
Zhao
,
G.
Tan
,
S.
Hao
,
J.
He
,
Y.
Pei
,
H.
Chi
,
H.
Wang
,
S.
Gong
,
H.
Xu
,
V. P.
Dravid
,
C.
Uher
,
G. J.
Snyder
,
C.
Wolverton
, and
M. G.
Kanatzidis
,
Science
351
,
141
(
2016
).
15.
G.
Rogl
,
A.
Grytsiv
,
P.
Rogl
,
E.
Royanian
,
E.
Bauer
,
J.
Horky
,
D.
Setman
,
E.
Schafler
, and
M.
Zehetbauer
,
Acta Mater.
61
,
6778
(
2013
).
16.
X.
Cheng
,
N.
Farahi
, and
H.
Kleinke
,
JOM
68
,
2680
(
2016
).
17.
J.
Mao
,
H.
Zhu
,
Z.
Ding
,
Z.
Liu
,
G. A.
Gamage
,
G.
Chen
, and
Z.
Ren
,
Science
365
,
495
(
2019
).
18.
M.
Bittner
,
N.
Kanas
,
R.
Hinterding
,
F.
Steinbach
,
J.
Räthel
,
M.
Schrade
,
K.
Wiik
,
M.-A.
Einarsrud
, and
A.
Feldhoff
,
J. Power Sources
410–411
,
143
(
2019
).
19.
B.
Hinterleitner
,
I.
Knapp
,
M.
Poneder
,
Y.
Shi
,
H.
Müller
,
G.
Eguchi
,
Y.
Kakefuda
,
N.
Kawamoto
,
Q.
Guo
,
T.
Baba
,
T.
Mori
,
S.
Ullah
,
X.
Chen
, and
E.
Bauer
,
Nature
576
(
2019
).
20.
S.
Shimizu
,
J.
Shiogai
,
N.
Takemori
,
S.
Sakai
,
H.
Ikeda
,
R.
Arita
,
T.
Nojima
,
A.
Tsukazaki
, and
Y.
Iwasa
,
Nat. Commun.
10
,
825
(
2019
).
21.
A.
Sakai
,
S.
Minami
,
T.
Koretsune
,
T.
Chen
,
T.
Higo
,
Y.
Wang
,
T.
Nomoto
,
M.
Hirayama
,
S.
Miwa
,
D.
Nishio-Hamane
,
F.
Ishii
,
R.
Arita
, and
S.
Nakatsuji
,
Nature
581
,
53
(
2020
).
22.
Y.
Zheng
,
T.
Lu
,
M. H.
Polash
,
M.
Rasoulianboroujeni
,
N.
Liu
,
M. E.
Manley
, and
Y.
Deng
,
Sci. Adv.
5
,
eaat9461
(
2019
).
23.
N.
Tsujii
,
A.
Nishide
,
J.
Hayakawa
, and
T.
Mori
,
Sci. Adv.
5
,
eaat5935
(
2019
).
24.
D. M.
Rowe
,
V. L.
Kuznetsov
,
L. A.
Kuznetsova
, and
G.
Min
,
J. Phys. D: Appl. Phys
35
,
2183
(
2002
).
25.
N. E.
Bickers
,
D. L.
Cox
, and
J. W.
Wilkins
,
Phys. Rev. Lett.
54
,
230
(
1985
).
26.
R. J.
Gambino
,
W. D.
Grobman
, and
A. M.
Toxen
,
Appl. Phys. Lett.
22
,
506
(
1973
).
27.
N. R.
Dilley
,
E. D.
Bauer
, and
M. B.
Maple
,
Phys. Rev. B
61
,
4608
(
2000
).
28.
K.
Wei
,
J. N.
Neu
,
Y.
Lai
,
K.-W.
Chen
,
D.
Hobbis
,
G. S.
Nolas
,
D. E.
Graf
,
T.
Siegrist
, and
R. E.
Baumbach
,
Sci. Adv.
5
,
eaaw6183
(
2019
).
29.
S.-at
Tanusilp
,
A.
Nishide
,
Y.
Ohishi
,
H.
Muta
,
J.
Hayakawa
, and
K.
Kurosaki
,
Appl. Phys. Lett.
113
,
193901
(
2018
).
30.
S.-at
Tanusilp
,
Y.
Ohishi
,
H.
Muta
,
S.
Yamanaka
,
A.
Nishide
,
J.
Hayakawa
, and
K.
Kurosaki
,
Phys. Status Solidi Rapid Res. Lett.
12
,
1700372
(
2018
).
31.
H.
Anzai
,
S.
Ishihara
,
H.
Shiono
,
K.
Morikawa
,
T.
Iwazumi
,
H.
Sato
,
T.
Zhuang
,
K. T.
Matsumoto
, and
K.
Hiraoka
,
Phys. Rev. B
100
,
245124
(
2019
).
32.
M.
Rams
,
K.
Królas
,
P.
Bonville
,
E.
Alleno
,
C.
Godart
,
D.
Kaczorowski
, and
F.
Canepa
,
Phys. Rev. B
56
,
3690
(
1997
).
33.
A.
Nishide
,
S.
Tanusilp
,
A.
Nambu
,
H.
Muta
,
J.
Hayakawa
, and
K.
Kurosaki
,
J. Thermoelectr. Soc. Jpn
17
,
3
(
2020
).
34.
D.
Jaccrad
and
J.
Sierro
, in
Valence Instabilities
, edited by
P.
Wachter
and
H.
Boppart
(
North-Holland Publishing Company
,
Zurich
,
1982
), p.
409
.
35.
Z.
Hossain
,
C.
Geibel
,
N.
Senthilkumaran
,
M.
Deppe
,
M.
Baenitz
,
F.
Schiller
, and
S. L.
Molodtsov
,
Phys. Rev. B
69
,
014422
(
2004
).
36.
S.
Donovan
,
A.
Schwartz
, and
G.
Grüner
,
Phys. Rev. Lett.
79
,
1401
(
1997
).
37.
S.
Chatterjee
,
J. P.
Ruf
,
H. I.
Wei
,
K. D.
Finkelstein
,
D. G.
Schlom
, and
K. M.
Shen
,
Nat. Commun.
8
,
852
(
2017
).
38.
M.
Matsunami
,
T.
Hajiri
,
H.
Miyazaki
,
M.
Kosaka
, and
S.
Kimura
,
Phys. Rev. B
87
,
165141
(
2013
).
39.
K.
Syassen
,
G.
Wortmann
,
J.
Feldhaus
,
K. H.
Frank
, and
G.
Kaindl
,
Phys. Rev. B
26
,
4745
(
1982
).
40.
A. M.
Umarji
,
C.
Godart
,
L. C.
Gupta
, and
R.
Vijayaraghavan
,
J. Magn. Magn. Mater.
63–64
,
623
(
1987
).
41.
G. J.
Lehr
and
D. T.
Morelli
,
J. Appl. Phys.
117
,
135101
(
2015
).
You do not currently have access to this content.