Теллурид висмута - Bismuth telluride
 Монокристалл теллурида висмута
|
|
 Атомная структура: идеальная (l) и с двойным дефектом (r)
|
|
 Электронная микрофотография двойникового теллурида висмута
|
|
| Идентификаторы | |
|---|---|
|
3D модель ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard |
100.013.760 
|
| Номер ЕС | |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Характеристики | |
| Би 2 Те 3 | |
| Молярная масса | 800,76 г / моль |
| Появление | серый порошок |
| Плотность | 7,74 г / см 3 |
| Температура плавления | 580 ° С (1076 ° F, 853 К) |
| нерастворимый | |
| Растворимость в этаноле | растворимый |
| Состав | |
| Тригональный , hR15 | |
| Р 3 м, №166 | |
|
а = 0,4395 нм, с = 3,044 нм
|
|
|
Формула единиц ( Z )
|
3 |
| Опасности | |
| Паспорт безопасности | Сигма-Олдрич |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | негорючий |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
|
PEL (Допустимо)
|
TWA 15 мг / м 3 (всего) TWA 5 мг / м 3 (соответственно) (чистый) нет (с примесью сульфида селена ) |
|
REL (рекомендуется)
|
TWA 10 мг / м 3 (всего) TWA 5 мг / м 3 (соответственно) (чистый) TWA 5 мг / м 3 (с добавлением сульфида селена) |
|
IDLH (Непосредственная опасность)
|
НД (чистый и легированный) |
| Родственные соединения | |
|
Другие анионы
|
Оксид висмута (III) Трисульфид висмута Селенид висмута |
|
Другие катионы
|
Теллурид мышьяка Теллурид сурьмы |
|
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). |
|
 проверить ( что есть ?)
  |
|
| Ссылки на инфобоксы | |
Теллурид висмута (Bi 2 Te 3 ) представляет собой серый порошок, который представляет собой соединение висмута и теллура, также известное как теллурид висмута (III). Это полупроводник , который при легировании сурьмой или селеном является эффективным термоэлектрическим материалом для охлаждения или портативного производства электроэнергии. Bi 2 Te 3 является топологическим изолятором и, таким образом, проявляет физические свойства, зависящие от толщины.
Свойства как термоэлектрического материала
Теллурид висмута представляет собой узкозонный слоистый полупроводник с тригональной элементарной ячейкой. Структуру валентной зоны и зоны проводимости можно описать как многоэллипсоидальную модель с 6 эллипсоидами постоянной энергии, центрированными в плоскостях отражения. Bi 2 Te 3 легко расщепляется вдоль тригональной оси за счет ван-дер-ваальсовых связей между соседними атомами теллура. По этой причине материалы на основе теллурида висмута, используемые для выработки электроэнергии или охлаждения, должны быть поликристаллическими. Кроме того, коэффициент Зеебека объемного Bi 2 Te 3 компенсируется примерно при комнатной температуре, заставляя материалы, используемые в устройствах для выработки энергии, быть сплавом висмута, сурьмы, теллура и селена.
Недавно исследователи попытались повысить эффективность материалов на основе Bi 2 Te 3 , создав структуры, в которых один или несколько размеров уменьшены, например нанопроволоки или тонкие пленки. В одном из таких случаев теллурид висмута n-типа показал улучшенный коэффициент Зеебека (напряжение на единицу разницы температур) -287 мкВ / К при 54 ° C. Однако необходимо понимать, что коэффициент Зеебека и электрическая проводимость имеют компромисс: более высокий коэффициент Зеебека приводит к уменьшению концентрации носителей и уменьшению электропроводности.
В другом случае исследователи сообщают, что теллурид висмута имеет высокую электропроводность 1,1 × 10 5 См · м / м 2 с очень низкой решеточной теплопроводностью 1,20 Вт / (м · К), как у обычного стекла .
Свойства как топологического изолятора
Теллурид висмута - хорошо изученный топологический изолятор. Было показано, что его физические свойства изменяются при сильно уменьшенных толщинах, когда его проводящие поверхностные состояния обнажены и изолированы. Эти тонкие образцы получают путем эпитаксии или механического расслоения.
Методы эпитаксиального роста, такие как молекулярно-лучевая эпитаксия и химическое осаждение металлорганических соединений из паровой фазы, являются обычными методами получения тонких образцов Bi 2 Te 3 . Стехиометрия образцов, полученных с помощью таких методов, может сильно различаться в зависимости от эксперимента, поэтому для определения относительной чистоты часто используется рамановская спектроскопия . Однако тонкие образцы Bi 2 Te 3 устойчивы к рамановской спектроскопии из-за их низкой температуры плавления и плохого рассеивания тепла.
Кристаллическая структура Bi 2 Te 3 допускает механическое расслоение тонких образцов за счет скола по тригональной оси. Этот процесс значительно ниже по выходу, чем эпитаксиальный рост, но дает образцы без дефектов и примесей. Подобно извлечению графена из объемных образцов графита, это осуществляется путем наложения и удаления клейкой ленты с последовательно более тонких образцов. Эта процедура была использована для получения чешуек Bi 2 Te 3 толщиной 1 нм. Однако этот процесс может оставлять значительные количества остатков клея на стандартной подложке Si / SiO 2 , что, в свою очередь, затрудняет измерения с помощью атомно-силовой микроскопии и препятствует размещению контактов на подложке в целях тестирования. Обычные методы очистки, такие как кислородная плазма, кипящий ацетон и изопропиловый спирт , неэффективны для удаления остатков.
Возникновение и подготовка
Минеральная форма Bi 2 Te 3 является tellurobismuthite , которые умеренно редки. Существует множество природных теллуридов висмута различной стехиометрии , а также соединений системы Bi-Te-S- (Se), таких как Bi 2 Te 2 S ( тетрадимит ).
Теллурид висмута может быть получен простым запечатыванием смешанных порошков висмута и металлического теллура в кварцевой трубке под вакуумом (что критично, так как незапечатанный или протекающий образец может взорваться в печи) и нагреванием его до 800 ° C в муфельной печи .
