Vismut telluride
 Enkristall av vismuttellurid
|
|
 Atomstruktur: idealisk (l) och med en tvillingdefekt (r)
|
|
 Elektronmikrofotografi av tvillingvismuttellurid
|
|
| Identifierare | |
|---|---|
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.013.760 |
| EG-nummer |
|
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| Bi 2 Te 3 | |
| Molar massa | 800,76 g·mol -1 |
| Utseende | Grå pulver eller metalliska grå kristaller |
| Densitet | 7,74 g/cm 3 |
| Smältpunkt | 580 °C (1 076 °F; 853 K) |
| olöslig | |
| Löslighet i etanol | löslig |
| Strukturera | |
| Trigonal , hR15 | |
| R 3 m, nr 166 | |
|
a = 0,4395 nm, c = 3,044 nm
|
|
|
Formelenheter ( Z )
|
3 |
| Faror | |
| NFPA 704 (branddiamant) | |
| Flampunkt | obrännbart |
| NIOSH (USA:s hälsoexponeringsgränser): | |
|
PEL (tillåtet)
|
TWA 15 mg/m 3 (totalt) TWA 5 mg/m 3 (resp.) (ren) ingen (dopad med selensulfid ) |
|
REL (rekommenderas)
|
TWA 10 mg/m 3 (totalt) TWA 5 mg/m 3 (resp.) (ren) TWA 5 mg/m 3 (dopad med selensulfid) |
|
IDLH (Omedelbar fara)
|
ND (ren och dopad) |
| Säkerhetsdatablad (SDS) | Sigma-Aldrich |
| Besläktade föreningar | |
|
Andra anjoner
|
|
|
Andra katjoner
|
Arseniktellurid Antimontellurid |
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
Vismuttellurid ( Bi 2 Te 3 ) är ett grått pulver som är en förening av vismut och tellur , även känd som vismut(III)tellurid. Det är en halvledare som, när den är legerad med antimon eller selen , är ett effektivt termoelektriskt material för kylning eller bärbar kraftgenerering. Bi2Te3 egenskaper . topologisk är en isolator och uppvisar således tjockleksberoende fysikaliska
Egenskaper som termoelektriskt material
Vismuttellurid är en skiktad halvledare med smala gap med en trigonal enhetscell. Valens- och ledningsbandstrukturen kan beskrivas som en många-ellipsoidmodell med 6 konstantenergiellipsoider som är centrerade på reflektionsplanen. Bi 2 Te 3 klyver lätt längs den trigonala axeln på grund av Van der Waals bindning mellan angränsande telluratomer. På grund av detta måste vismut-tellurid-baserade material som används för kraftgenerering eller kyltillämpningar vara polykristallina. Dessutom kompenseras Seebeck-koefficienten för bulk Bi 2 Te 3 runt rumstemperatur, vilket tvingar materialen som används i kraftgenererande enheter att vara en legering av vismut, antimon, tellur och selen.
Nyligen har forskare försökt förbättra effektiviteten hos Bi 2 Te 3 -baserade material genom att skapa strukturer där en eller flera dimensioner reduceras, såsom nanotrådar eller tunna filmer. I ett sådant fall visades n-typ vismuttellurid ha en förbättrad Seebeck-koefficient (spänning per enhetstemperaturskillnad) på -287 μV/K vid 54 °C. Man måste dock inse att Seebeck-koefficient och elektrisk ledningsförmåga har en avvägning: en högre Seebeck-koefficient resulterar i minskad bärarkoncentration och minskad elektrisk ledningsförmåga.
I ett annat fall rapporterar forskare att vismuttellurid har hög elektrisk ledningsförmåga på 1,1 × 10 5 S·m/m 2 med sin mycket låga värmeledningsförmåga för gitter på 1,20 W/(m·K), liknande vanligt glas .
Egenskaper som topologisk isolator
Vismuttellurid är en väl studerad topologisk isolator. Dess fysikaliska egenskaper har visat sig förändras vid mycket reducerade tjocklekar, när dess ledande yttillstånd exponeras och isoleras. Dessa tunna prover erhålls genom antingen epitaxi eller mekanisk exfoliering.
Epitaxiella tillväxtmetoder såsom molekylär strålepitaxi och metallorganisk kemisk ångavsättning är vanliga metoder för att erhålla tunna Bi 2 Te 3 -prover. Stökiometrin för prover som erhålls genom sådana tekniker kan variera mycket mellan experiment, så Raman-spektroskopi används ofta för att bestämma relativ renhet. Tunna Bi 2 Te 3 -prover är emellertid resistenta mot Raman-spektroskopi på grund av deras låga smältpunkt och dåliga värmespridning.
Den kristallina strukturen av Bi 2 Te 3 möjliggör mekanisk exfoliering av tunna prover genom klyvning längs den trigonala axeln. Denna process är betydligt lägre i utbyte än epitaxiell tillväxt, men ger prover utan defekter eller föroreningar. I likhet med att extrahera grafen från bulkgrafitprover, görs detta genom att applicera och ta bort tejp från successivt tunnare prover. Denna procedur har använts för att erhålla Bi 2 Te 3 -flingor med en tjocklek av 1 nm. Denna process kan emellertid lämna betydande mängder limrester på ett standard Si/SiO 2 - substrat , vilket i sin tur döljer atomkraftsmikroskopmätningar och förhindrar placeringen av kontakter på substratet för teständamål. Vanliga rengöringstekniker som syrgasplasma, kokande aceton och isopropylalkohol är ineffektiva för att ta bort rester.
Förekomst och förberedelse
Mineralformen av Bi 2 Te 3 är tellurobismuthite som är måttligt sällsynt . Det finns många naturliga vismuttellurider med olika stökiometri , såväl som föreningar av Bi-Te-S-(Se)-systemet, som Bi 2 Te 2 S ( tetradymit ).
Vismuttellurid kan helt enkelt framställas genom att försegla blandade pulver av vismut och tellurmetall i ett kvartsrör under vakuum (kritiskt, eftersom ett oförseglat eller läckande prov kan explodera i en ugn) och värma det till 800 °C i en muffelugn .
Se även
externa länkar
-
Media relaterade till Bismuth telluride på Wikimedia Commons - Vismut Telluride och dess legeringar (kapitel 4.5 i Martin Wagners avhandling)
- CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Vismuttelluride, odopad
