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Oxydes pour la thermoélectricité

En 1997, Ichiro Terasaki a montre qu’il est possible d’obtenir un pouvoir thermoélectrique élève dans un oxyde métallique, NaxCoO2 (x ~ 0.7). Cet oxyde possède ainsi un facteur de puissance S2/ρ proche de celui de Bi2Te3 [Phys. Rev. B56, R12685 (1997)], matériau classiquement utilise pour des applications thermoélectriques proches de la température ambiante. Ce résultat a généré une forte activité dans le domaine des oxydes pour comprendre l’origine de ces propriétés antagonistes, et chercher de nouveaux oxydes thermoélectriques. NaxCoO2 présente une structure lamellaire, constituée de feuillets d’octaèdres CoO6 séparés par des plans partiellement remplis de Na+ et différents modèles ont été proposes pour analyser les propriétés thermoélectriques en tenant compte des caractéristiques de ce matériau: valence mixte du cobalt (Co3+ et Co4+), états bas spin du cobalt, remplissage particulier des orbitales t2g, potentiel de désordre lie au Na+ et présence de fortes corrélations électroniques. Une des particularités des oxydes est en effet l’existence potentielle de ces fortes corrélations électroniques, susceptibles d’induire des valeurs élevées de coefficients Seebeck par des effets de renormalisation et de modification de la structure de bande. Le but de ce séminaire est de présenter les différentes familles d’oxydes intéressantes pour la thermoélectricité, en particulier NaxCoO2 pour les oxydes de type p, et des oxydes de type ‘conducteurs transparents’ pour les types n, et d’introduire les différents mécanismes proposes pour expliquer ces propriétés. Les spécificités des oxydes, par rapport aux matériaux thermoélectriques plus ‘classiques’, seront soulignées.