Recent Progress in Organic Thermoelectric Materials and Devices

Soonyong Lee1, Soohyun Kim2, A. J. Pathak1, Ayushi Tripathi1, Tian Qiao2, Yeran Lee1, Hyunjung Lee2, Han Young Woo1
1Department of Chemistry, College of Science, Korea University, Seoul, Korea
2School of Advanced Materials Eng., Kookmin University, Seoul, Korea

Tóm tắt

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

C. X. Wei, L. H. Wang, C. J. Pan, Z. M. Chen, H. B. Zhao, and L. Wang, React. Funct. Polym., 142, 1 (2019).

P. Ren, Y. M. Liu, J. He, T. Lv, J. L. Gao, and G. Y. Xu, Inorg. Chem. Front., 5, 2380 (2018).

T. J. Seebeck, Ueber den Magnetismus der Galvanischen Kette, 1822.

J. C. Peltier, Ann. Chim. Phys., 56, 371 (1834).

J. P. Heremans, V. Jovovic, E. S. Toberer, A. Saramat, K. Kurosaki, A. Charoenphakdee, S. Yamanaka, and G. J. Snyder, Science, 321, 554 (2008).

H. Ohta, S. Kim, Y. Mune, T. Mizoguchi, K. Nomura, S. Ohta, T. Nomura, Y. Nakanishi, Y. Ikuhara, and M. Hirano, Nat. Mater., 6, 129 (2007).

G. J. Snyder and A. H. Snyder, Energy Environ. Sci., 10, 2280 (2017).

H. J. Goldsmid, Proc. Phys. Soc. Lond., 71, 633 (1958).

E. J. Bae, Y. H. Kang, K. S. Jang, and S. Y. Cho, Sci. Rep., 6, 18805 (2016).

A. I. Boukai, Y. Bunimovich, J. Tahir-Kheli, J. K. Yu, W. A. Goddard, 3rd, and J. R. Heath, Nature, 451, 168 (2008).

Z. H. Dughaish, Physica B, 322, 205 (2002).

L. D. Zhao, S. H. Lo, Y. Zhang, H. Sun, G. Tan, C. Uher, C. Wolverton, V. P. Dravid, and M. G. Kanatzidis, Nature, 508, 373 (2014).

B. Russ, A. Glaudell, J. J. Urban, M. L. Chabinyc, and R. A. Segalman, Nat. Rev. Mater., 1, 16050 (2016).

B. T. McGrail, A. Sehirlioglu, and E. Pentzer, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 54, 1710 (2015).

D. Huang, H. Yao, Y. Cui, Y. Zou, F. Zhang, C. Wang, H. Shen, W. Jin, J. Zhu, Y. Diao, W. Xu, C. A. Di, and D. Zhu, J. Am. Chem. Soc., 139, 13013 (2017).

Z. Fan, D. H. Du, X. Guan, and J. Y. Ouyang, Nano Energy, 51, 481 (2018).

T. Park, C. Park, B. Kim, H. Shin, and E. Kim, Energy Environ. Sci., 6, 788 (2013).

K. Chang, M. Jeng, C. Yang, Y. Chou, S. Wu, M. A. Thomas, and Y. Peng, J. Electron. Mater., 38, 1182 (2009).

O. Bubnova, M. Berggren, and X. Crispin, J. Am. Chem. Soc., 134, 16456 (2012).

J. J. Luo, D. Billep, T. Waechtler, T. Otto, M. Toader, O. Gordan, E. Sheremet, J. Martin, M. Hietschold, D. R. T. Zahnd, and T. Gessner, J. Mater. Chem. A, 1, 7576 (2013).

G. H. Kim, L. Shao, K. Zhang, and K. P. Pipe, Nat. Mater., 12, 719 (2013).

H. Park, S. H. Lee, F. S. Kim, H. H. Choi, I. W. Cheong, and J. H. Kim, J. Mater. Chem. A, 2, 6532 (2014).

C. Yi, A. Wilhite, L. Zhang, R. Hu, S. S. Chuang, J. Zheng, and X. Gong, ACS Appl. Mater. Interfaces, 7, 8984 (2015).

Z. Fan, P. C. Li, D. H. Du, and J. Y. Ouyang, Adv. Energy Mater., 7, 1602116 (2017).

M. Culebras, C. M. Gomez, and A. Cantarero, J. Mater. Chem. A, 2, 10109 (2014).

O. Bubnova, Z. U. Khan, A. Malti, S. Braun, M. Fahlman, M. Berggren, and X. Crispin, Nat. Mater., 10, 429 (2011).

O. Bubnova, Z. U. Khan, H. Wang, S. Braun, D. R. Evans, M. Fabretto, P. Hojati-Talemi, D. Dagnelund, J. B. Arlin, Y. H. Geerts, S. Desbief, D. W. Breiby, J. W. Andreasen, R. Lazzaroni, W. M. Chen, I. Zozoulenko, M. Fahlman, P. J. Murphy, M. Berggren, and X. Crispin, Nat. Mater., 13, 190 (2014).

M. L. Chabinyc, M. F. Toney, R. J. Kline, I. McCulloch, and M. Heeney, J. Am. Chem. Soc., 129, 3226 (2007).

Q. Zhang, Y. M. Sun, W. Xu, and D. B. Zhu, Macromolecules, 47, 609 (2014).

S. N. Patel, A. M. Glaudell, D. Kiefer, and M. L. Chabinyc, ACS Macro Lett., 5, 268 (2016).

S. N. Patel, A. M. Glaudell, K. A. Peterson, E. M. Thomas, K. A. O’Hara, E. Lim, and M. L. Chabinyc, Sci. Adv., 3, e1700434 (2017).

Q. Zhang, Y. M. Sun, W. Xu, and D. B. Zhu, Energy. Environ. Sci., 5, 9639 (2012).

C. T. Hong, Y. Yoo, Y. H. Kang, J. Ryu, S. Y. Cho, and K. S. Jang, RSC Adv., 5, 11385 (2015).

I. H. Jung, C. T. Hong, U. H. Lee, Y. H. Kang, K. S. Jang, and S. Y. Cho, Sci. Rep., 7, 44704 (2017).

R. B. Aich, N. Blouin, A. Bouchard, and M. Leclerc, Chem. Mater., 21, 751 (2009).

S. A. Gregory, A. K. Menon, S. Ye, D. S. Seferos, J. R. Reynolds, and S. K. Yee, Adv. Energy Mater., 8, 1802419 (2018).

J. Ding, Z. Liu, W. Zhao, W. Jin, L. Xiang, Z. Wang, Y. Zeng, Y. Zou, F. Zhang, Y. Yi, Y. Diao, C. R. McNeill, C. A. Di, D. Zhang, and D. Zhu, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 58, 18994 (2019).

Y. Joo, L. F. Huang, N. Eedugurala, A. E. London, A. Kumar, B. M. Wong, B. W. Boudouris, and J. D. Azoulay, Macromolecules, 51, 3886 (2018).

T. L. D. Tam, C. K. Ng, S. L. Lim, E. Yildirim, J. Ko, W. L. Leong, S. W. Yang, and J. W. Xu, Chem. Mater., 31, 8543 (2019).

J. Park, Y. Lee, M. Kim, Y. Kim, A. Tripathi, Y. W. Kwon, J. Kwak, and H. Y. Woo, ACS Appl. Mater. Interfaces, 12, 1110 (2020).

T. L. D. Tam, G. Wu, S. W. Chien, S. F. V. Lim, S.-W. Yang, and J. Xu, ACS Mater. Lett., 2, 147 (2020).

E. H. Suh, Y. J. Jeong, J. G. Oh, K. Lee, J. Jung, Y. S. Kang, and J. Jang, Nano Energy, 58, 585 (2019).

Y. Karpov, T. Erdmann, I. Raguzin, M. Al-Hussein, M. Binner, U. Lappan, M. Stamm, K. L. Gerasimov, T. Beryozkina, V. Bakulev, D. V. Anokhin, D. A. Ivanov, F. Gunther, S. Gemming, G. Seifert, B. Voit, R. Di Pietro, and A. Kiriy, Adv. Mater., 28, 6003 (2016).

R. Kroon, D. Kiefer, D. Stegerer, L. Yu, M. Sommer, and C. Muller, Adv. Mater., 29, 1700930 (2017).

J. Lee, J. Kim, T. L. Nguyen, M. Kim, J. Park, Y. Lee, S. Hwang, Y. W. Kwon, J. Kwak, and H. Y. Woo, Macromolecules, 51, 3360 (2018).

R. Kroon, D. A. Mengistie, D. Kiefer, J. Hynynen, J. D. Ryan, L. Yu, and C. Muller, Chem. Soc. Rev., 45, 6147 (2016).

P. Wei, T. Menke, B. D. Naab, K. Leo, M. Riede, and Z. Bao, J. Am. Chem. Soc., 134, 3999 (2012).

H. E. Katz, J. Johnson, A. J. Lovinger, and W. J. Li, J. Am. Chem. Soc., 122, 7787 (2000).

H. Yan, Z. Chen, Y. Zheng, C. Newman, J. R. Quinn, F. Dotz, M. Kastler, and A. Facchetti, Nature, 457, 679 (2009).

R. A. Schlitz, F. G. Brunetti, A. M. Glaudell, P. L. Miller, M. A. Brady, C. J. Takacs, C. J. Hawker, and M. L. Chabinyc, Adv. Mater., 26, 2825 (2014).

J. Liu, L. Qiu, R. Alessandri, X. Qiu, G. Portale, J. Dong, W. Talsma, G. Ye, A. A. Sengrian, P. C. T. Souza, M. A. Loi, R. C. Chiechi, S. J. Marrink, J. C. Hummelen, and L. J. A. Koster, Adv. Mater., 30, 1704630 (2018).

A. Giovannitti, C. B. Nielsen, D. T. Sbircea, S. Inal, M. Donahue, M. R. Niazi, D. A. Hanifi, A. Amassian, G. G. Malliaras, J. Rivnay, and I. McCulloch, Nat. Commun., 7, 13066 (2016).

D. Kiefer, A. Giovannitti, H. Sun, T. Biskup, A. Hofmann, M. Koopmans, C. Cendra, S. Weber, L. J. Anton Koster, E. Olsson, J. Rivnay, S. Fabiano, I. McCulloch, and C. Muller, ACS Energy Lett., 3, 278 (2018).

J. Liu, G. Ye, B. V. Zee, J. Dong, X. Qiu, Y. Liu, G. Portale, R. C. Chiechi, and L. J. A. Koster, Adv. Mater., 30, 1804290 (2018).

S. Wang, H. Sun, U. Ail, M. Vagin, P. O. Persson, J. W. Andreasen, W. Thiel, M. Berggren, X. Crispin, D. Fazzi, and S. Fabiano, Adv. Mater., 28, 10764 (2016).

Y. Wang, M. Nakano, T. Michinobu, Y. Kiyota, T. Mori, and K. Takimiya, Macromolecules, 50, 857 (2017).

T. Lei, J. H. Dou, X. Y. Cao, J. Y. Wang, and J. Pei, J. Am. Chem. Soc., 135, 12168 (2013).

T. Lei, J. H. Dou, X. Y. Cao, J. Y. Wang, and J. Pei, Adv. Mater., 25, 6589 (2013).

K. Shi, F. Zhang, C. A. Di, T. W. Yan, Y. Zou, X. Zhou, D. Zhu, J. Y. Wang, and J. Pei, J. Am. Chem. Soc., 137, 6979 (2015).

X. Zhao, D. Madan, Y. Cheng, J. Zhou, H. Li, S. M. Thon, A. E. Bragg, M. E. DeCoster, P. E. Hopkins, and H. E. Katz, Adv. Mater., 29, 1606928 (2017).

C. Y. Yang, W. L. Jin, J. Wang, Y. F. Ding, S. Nong, K. Shi, Y. Lu, Y. Z. Dai, F. D. Zhuang, T. Lei, C. A. Di, D. Zhu, J. Y. Wang, and J. Pei, Adv. Mater., 30, 1802850 (2018).

H. I. Un, S. A. Gregory, S. K. Mohapatra, M. Xiong, E. Longhi, Y. Lu, S. Rigin, S. Jhulki, C. Y. Yang, T. V. Timofeeva, J. Y. Wang, S. K. Yee, S. Barlow, S. R. Marder, and J. Pei, Adv. Energy. Mater., 9, 1900817 (2019).

Y. Lu, Z. D. Yu, R. Z. Zhang, Z. F. Yao, H. Y. You, L. Jiang, H. I. Un, B. W. Dong, M. Xiong, J. Y. Wang, and J. Pei, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 58, 11390 (2019).

A. Hamidi-Sakr, L. Biniek, J. L. Bantignies, D. Maurin, L. Herrmann, N. Leclerc, P. Leveque, V. Vijayakumar, N. Zimmermann, and M. Brinkmann, Adv. Funct. Mater., 27, 1700173 (2017).

S. Hwang, W. J. Potscavage, R. Nakamichi, and C. Adachi, Org. Electron., 31, 31 (2016).

T. P. Kaloni, P. K. Giesbrecht, G. Schreckenbach, and M. S. Freund, Chem. Mater., 29, 10248 (2017).

P. Wei, J. H. Oh, G. Dong, and Z. Bao, J. Am. Chem. Soc., 132, 8852 (2010).

A. Jha, H. G. Duan, V. Tiwari, M. Thorwart, and R. J. D. Miller, Chem. Sci., 9, 4468 (2018).

D. Kiefer, L. Yu, E. Fransson, A. Gomez, D. Primetzhofer, A. Amassian, M. Campoy-Quiles, and C. Muller, Adv. Sci. (Weinh), 4, 1600203 (2017).

D. T. Scholes, S. A. Hawks, P. Y. Yee, H. Wu, J. R. Lindemuth, S. H. Tolbert, and B. J. Schwartz, J. Phys. Chem. Lett., 6, 4786 (2015).

L. Muller, D. Nanova, T. Glaser, S. Beck, A. Pucci, A. K. Kast, R. R. Schroder, E. Mankel, P. Pingel, D. Neher, W. Kowalsky, and R. Lovrincic, Chem. Mater., 28, 4432 (2016).

S. E. Yoon, Y. Kang, S. Y. Noh, J. Park, S. Y. Lee, J. Park, D. W. Lee, D. R. Whang, T. Kim, G. H. Kim, H. Seo, B. G. Kim, and J. H. Kim, ACS Appl. Mater. Interfaces, 12, 1151 (2020).

A. Mazaheripour, E. M. Thomas, R. A. Segalman, and M. L. Chabinyc, Macromolecules, 52, 2203 (2019).

M. T. Fontana, D. A. Stanfield, D. T. Scholes, K. J. Winchell, S. H. Tolbert, and B. J. Schwartz, J. Phys. Chem. C, 123, 22711 (2019).

E. E. Perry, C. Y. Chiu, K. Moudgil, R. A. Schlitz, C. J. Takacs, K. A. O’Hara, J. G. Labram, A. M. Glaudell, J. B. Sherman, S. Barlow, C. J. Hawker, S. R. Marder, and M. L. Chabinyc, Chem. Mater., 29, 9742 (2017).

I. E. Jacobs, E. W. Aasen, J. L. Oliveira, T. N. Fonseca, J. D. Roehling, J. Li, G. W. Zhang, M. P. Augustine, M. Mascal, and A. J. Moule, J. Mater. Chem. C, 4, 3454 (2016).

A. R. Chew, R. Ghosh, Z. Shang, F. C. Spano, and A. Salleo, J. Phys. Chem. Lett., 8, 4974 (2017).

E. Lim, K. A. Peterson, G. M. Su, and M. L. Chabinyc, Chem. Mater., 30, 998 (2018).

Y. Lu, J. Y. Wang, and J. Pei, Chem. Mater., 31, 6412 (2019).

S. D. Kang and G. J. Snyder, Nat. Mater., 16, 252 (2017).

N. Mott, J. Phys. C Solid State, 20, 3075 (1987).

A. M. Glaudell, J. E. Cochran, S. N. Patel, and M. L. Chabinyc, Adv. Energy Mater., 5, 1401072 (2015).

H. Fritzsche, Solid State Commun., 9, 1813 (1971).

E. A. Davis and N. Mott, Electronic Processes in Non-Crystalline Materials, Oxford University Press, 1971.

V. Ambegaokar, B. I. Halperin, and J. S. Langer, Phys. Rev. B Condens. Matter, 4, 2612 (1971).

M. Z. Ansari and N. Khare, J. Appl. Phys., 117, 025706 (2015).

A. Miller and E. Abrahams, Phys. Rev., 120, 745 (1960).

M. J. Panzer and C. D. Frisbie, Adv. Funct. Mater., 16, 1051 (2006).

R. Noriega, J. Rivnay, K. Vandewal, F. P. Koch, N. Stingelin, P. Smith, M. F. Toney, and A. Salleo, Nat. Mater., 12, 1038 (2013).

M. He, J. Li, M. L. Sorensen, F. Zhang, R. R. Hancock, H. H. Fong, V. A. Pozdin, D. M. Smilgies, and G. G. Malliaras, J. Am. Chem. Soc., 131, 11930 (2009).

I. McCulloch, M. Heeney, C. Bailey, K. Genevicius, I. Macdonald, M. Shkunov, D. Sparrowe, S. Tierney, R. Wagner, W. Zhang, M. L. Chabinyc, R. J. Kline, M. D. McGehee, and M. F. Toney, Nat. Mater., 5, 328 (2006).

H. Li, M. E. DeCoster, R. M. Ireland, J. Song, P. E. Hopkins, and H. E. Katz, J. Am. Chem. Soc., 139, 11149 (2017).

H. Li, E. Plunkett, Z. X. Cai, B. T. Qiu, T. R. Wei, H. Y. Chen, S. M. Thon, D. H. Reich, L. D. Chen, and H. E. Katz, Adv. Electron. Mater., 5, 1800618 (2019).

G. Z. Zuo, Z. J. Li, E. G. Wang, and M. Kemerink, Adv. Electron. Mater., 4, 1700501 (2018).

B. Kim, H. Shin, T. Park, H. Lim, and E. Kim, Adv. Mater., 25, 5483 (2013).

X. Wang, X. Zhang, L. Sun, D. Lee, S. Lee, M. Wang, J. Zhao, Y. Shao-Horn, M. Dinca, T. Palacios, and K. K. Gleason, Sci. Adv., 4, eaat5780 (2018).

C. J. Boyle, M. Upadhyaya, P. Wang, L. A. Renna, M. Lu-Diaz, S. Pyo Jeong, N. Hight-Huf, L. Korugic-Karasz, M. D. Barnes, Z. Aksamija, and D. Venkataraman, Nat. Commun., 10, 2827 (2019).

Y. Du, K. Cai, S. Chen, H. Wang, S. Z. Shen, R. Donelson, and T. Lin, Sci. Rep., 5, 6411 (2015).

S. Y. Qu, Y. L. Chen, W. Shi, M. D. Wang, Q. Yao, and L. D. Chen, Thin Solid Films, 667, 59 (2018).

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 (2017).

M. H. Lee, Y. H. Kong, J. Kim, Y. K. Lee, and S. Y. Cho, Adv. Energy Mater., 9, 1900914 (2019).

K. Suemori, S. Hoshino, and T. Kamata, Appl. Phys. Lett., 103, 153902 (2013).

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).

X. Dong, S. Xiong, B. Luo, R. Ge, Z. Li, J. Li, and Y. Zhou, ACS Appl. Mater. Interfaces, 10, 26687 (2018).

D. Kim, D. Ju, and K. Cho, Adv. Mater. Technol., 3, 1700335 (2018).

G. B. Wu, C. Y. Gao, G. M. Chen, X. Wang, and H. F. Wang, J. Mater. Chem. A, 4, 14187 (2016).

D. Ni, H. J. Song, Y. X. Chen, and K. F. Cai, Energy, 170, 53 (2019).

T. Luo and K. Pan, ACS Appl. Energy Mater., 1, 1904 (2018).

H. Bark, W. Lee, and H. Lee, Macromol. Res., 23, 795 (2015).

J. Y. Kim, W. Lee, Y. H. Kang, S. Y. Cho, and K. S. Jang, Carbon, 133, 293 (2018).

O. Bubnova and X. Crispin, Energ. Environ. Sci., 5, 9345 (2012).

X. Q. Lan, T. Z. Wang, C. C. Liu, P. P. Liu, J. K. Xu, X. F. Liu, Y. K. Du, and F. X. Jiang, Compos. Sci. Technol., 182, 107767 (2019).

C. Zheng, L. Xiang, W. Jin, H. Shen, W. Zhao, F. Zhang, C. A. Di, and D. Zhu, Adv. Mater. Technol., 4, 1900247 (2019).

T. H. Le, Y. Kim, and H. Yoon, Polymers (Basel), 9, 150 (2017).

R. Gangopadhyay, B. Das, and M. R. Molla, RSC Adv., 4, 43912 (2014).

Z. Lu, M. Layani, X. Zhao, L. P. Tan, T. Sun, S. Fan, Q. Yan, S. Magdassi, and H. H. Hng, Small, 10, 3551 (2014).

C. T. Hong, Y. H. Kang, J. Ryu, S. Y. Cho, and K. S. Jang, J. Mater. Chem. A, 3, 21428 (2015).

C. J. An, Y. H. Kang, H. Song, Y. Jeong, and S. Y. Cho, ACS Appl. Energy Mater., 2, 1093 (2019).

D. S. Montgomery, C. A. Hewitt, R. Barbalace, T. Jones, and D. L. Carroll, Carbon, 96, 778 (2016).

I. Petsagkourakis, K. Tybrandt, X. Crispin, I. Ohkubo, N. Satoh, and T. Mori, Sci. Technol. Adv. Mater., 19, 836 (2018).

H. J. Song, Y. Qiu, Y. Wang, K. F. Cai, D. L. Li, Y. Deng, and J. Q. He, Compos. Sci. Technol., 153, 71 (2017)