Accordage thermoélectrique par déformations d’épitaxie

Les propriétés électroniques et thermoélectriques de (La,Sr)CrO3 semiconducteur transparent de type p peuvent être largement contrôlées par les déformations structurales, ici par hétéroépitaxie.

Les solutions solides La1-xSrxCrO3 (LSCO) de structure pérovskite présentent de forts intérêts pour de nombreux domaines d’applications du fait de leurs propriétés originales (semiconductrices transparentes thermoélectriques de type p). En plus de l’accordage des propriétés par le taux de substitution cationique x (La3+ par Sr2+), nous avons montré dans des couches minces LSCO (x = 0.25) épitaxiées par MBE que leurs propriétés physiques pouvaient être aussi largement accordées par les déformations structurales, contrôlées ici par hétéroépitaxie. Dans une gamme de déformations dans le plan de +/- 2%, la conductivité électrique peut être contrôlée sur deux ordres de grandeur (0.5 S/cm en tension et 35 S/cm en compression). De manière cohérente, le coefficient Seebeck peut être ajusté quasi jusqu’à un facteur 2 (127 microV/K en compression et 208 microV/K en tension). Par conséquent, le facteur de puissance thermoélectrique peut être accordé sur deux ordres de grandeur, avec une augmentation en compression. Ces résultats sont majeurs pour la réalisation de dispositifs avancés à base de LSCO.

Contact : Romain BACHELET

Références: Dong Han, Rahma Moalla, Ignasi Fina, Valentina M. Giordano, Marc d’Esperonnat, Claude Botella, Geneviève Grenet, Régis Debord, Stéphane Pailhès, Guillaume Saint-Girons, et Romain Bachelet,
“Giant Tuning of Electronic and Thermoelectric Properties by Epitaxial Strain in p-Type Sr-Doped LaCrO3 Transparent Thin Films”, ACS Applied Electronic Materials 3, 8, 3461-3471 (2021);
https://doi.org/10.1021/acsaelm.1c00425

Collaborations: – Institut de Ciencia de Materials de Barcelona (ICMAB), Barcelone, Espagne
– Institut Lumière Matière (ILM), Lyon, France

INL CNRS
Conductivité électrique et coefficient Seebeck, mesurés dans la plan à température ambiante dans des couches minces La0.75Sr0.25CrO3 hétéroépitaxiées, tracés en fonction de la déformation dans le plan (et contrainte associée).
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