Селенид свинца - Lead selenide

Селенид свинца
Имена
Другие имена
Селенид свинца (II)
Клаусталит
Идентификаторы
ECHA InfoCard100.031.906 Отредактируйте это в Викиданных
Характеристики
PbSe
Молярная масса286,16 г / моль
Температура плавления 1078 ° С (1972 ° F, 1351 К)
Структура
Галит (кубический), cF8
FM3м, №225
а = 6,12 Ангстрем [1]
Октаэдрический (Pb2+)
Октаэдр (Se2−)
Опасности
Repr. Кот. 1/3
Токсичный (Т)
Вредный (Xn)
Опасно для окружающей среды (N)
R-фразы (устарело)R61, R20 / 22, R23 / 25, R33, R62, R50 / 53
S-фразы (устарело)(S1 / 2), S20 / 21, S28, S53, S45, S60, S61
Родственные соединения
Другой анионы
Оксид свинца (II)
Сульфид свинца (II)
Теллурид свинца
Другой катионы
Моноселенид углерода
Моноселенид кремния
Селенид германия (II)
Селенид олова (II)
Родственные соединения
Селенид таллия
Селенид висмута
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Селенид свинца (PbSe), или же селенид свинца (II), а селенид из вести, это полупроводниковый материал. Он образует кубические кристаллы из NaCl структура; оно имеет прямая запрещенная зона 0,27 эВ при комнатной температуре. (Обратите внимание, что[2] неправильно определяет PbSe и другие полупроводники IV – VI как непрямозонные материалы.) [3] Это серый кристаллический твердый материал.

Используется для изготовления инфракрасные детекторы за тепловидение,[4] работает на длинах волн 1,5–5,2 мкм. Он не требует охлаждения, но лучше работает при более низких температурах. Пиковая чувствительность зависит от температуры и варьируется в пределах 3,7–4,7 мкм.[нужна цитата ]

Монокристалл наностержни и поликристаллический нанотрубки селенида свинца были синтезированы через мембраны контролируемых организмов. Диаметр наностержней составлял прибл. 45 нм и их длина до 1100 нм, для нанотрубок диаметр 50 нм и длина до 2000 нм.[5]

Нанокристаллы селенида свинца, внедренные в различные материалы, могут быть использованы в качестве квантовые точки,[6] например в нанокристаллические солнечные элементы.

Селенид свинца - термоэлектрический материал. Этот материал был идентифицирован как потенциальный высокотемпературный термоэлектрик с допированием натрием или хлором Алексевой и сотрудниками из Института А.Ф. Иоффе в России. Последующая теоретическая работа в Окриджской национальной лаборатории, США, предсказала, что его характеристики p-типа могут быть равными или превосходить аналогичные характеристики родственного соединения, теллурида свинца.[7] Несколько групп с тех пор сообщили о термоэлектрических показателях качества, превышающих единицу, что является характеристикой термоэлектрических устройств с высокими рабочими характеристиками.[8][9][10]

В минеральная клаусталит представляет собой встречающийся в природе селенид свинца.

Он может образовываться в результате прямой реакции между составляющими его элементами (вести и селен ).

Инфракрасное обнаружение

PbSe один из первых материалов, чувствительных к инфракрасный излучение, используемое в военных целях. Ранние исследования работают на материале как инфракрасный детектор были выполнены в 1930-х годах, и первые полезные устройства были обработаны немцами, американцами и британцами во время и сразу после Второй мировой войны. С того времени, PbSe обычно использовался как инфракрасный фотоприемник в нескольких приложениях, от спектрометры для газа и пламя обнаружение к инфракрасному взрыватели для артиллерийских боеприпасов или пассивных инфракрасных систем сигнализации (PIC).[11]

Как чувствительный материал к инфракрасный радиация PbSe обладает уникальными и выдающимися характеристиками: он может обнаруживать ИК-излучение с длинами волн от 1,5 до 5,2 мкм (средневолновое инфракрасное окно, сокращенно MWIR - в некоторых особых условиях его чувствительность можно расширить за пределы 6 мкм), он обладает высокой обнаруживающей способностью при комнатной температуре (неохлаждаемые характеристики), а благодаря своей квантовой природе он также дает очень быстрый отклик, что делает этот материал отличным отличный кандидат в качестве детектора недорогих высокоскоростных инфракрасных тепловизоров.[12]

Теория Операции

PbSe это фотопроводник материал. Его механизм обнаружения основан на изменении проводимости поликристаллической тонкой пленки активного материала при фотоны случайны. Эти фотоны поглощаются внутри PbSe микрокристаллы, вызывающие затем продвижение электроны от валентная полоса к зона проводимости. Несмотря на то, что он был тщательно изучен, сегодня механизмы, ответственные за его высокую обнаруживающую способность при комнатной температуре, недостаточно изучены. Широко признано, что материал и поликристаллическая природа активной тонкой пленки играют ключевую роль как в уменьшении Шнековый механизм и сокращение темное течение связано с наличием множественных межзеренных обедненных областей и потенциальных барьеров внутри поликристаллических тонких пленок.

Способы изготовления инфракрасных детекторов PbSe

В настоящее время широко используются два метода изготовления инфракрасных детекторов на основе PbSe.

Осаждение в химической ванне (CBD)

CBD это классический метод изготовления (также известный как «стандартный» метод).[13] Он был разработан в США в 60-х годах и основан на осаждении активного материала на подложку, промытую в контролируемой ванне с селеномочевина, ацетат свинца, йод калия и другие соединения. CBD метод широко использовался в последние десятилетия и до сих пор используется для обработки PbSe инфракрасные детекторы. Из-за технологических ограничений, связанных с этим методом обработки, в настоящее время крупнейшие CBD PbSe Коммерческий формат детектора представляет собой линейную матрицу из 1x256 элементов.

Осаждение из паровой фазы (VPD)

Этот новый метод обработки был недавно разработан в Испании.[14] Он основан на нанесении активного материала путем термического испарения с последующей специальной термической обработкой. Этот метод имеет существенное преимущество по сравнению с методом CBD, которое заключается в совместимости с предварительно обработанными подложками, такими как кремниевые пластины CMOS-технологии, и в возможности обработки сложных детекторов, таких как матрицы фокальной плоскости для формирователей изображений. Фактически, это была самая важная веха за последние десятилетия в производстве Детекторы PbSe, поскольку это открыло технологию на рынке неохлаждаемых камер MWIR с высоким разрешением изображения с высокой частотой кадров и сниженными затратами.[15]

Фотоприемники на основе квантовых точек PbSe

Также квантовые точки на основе PbSe фотоприемники находятся в стадии разработки в последнее десятилетие. В отличие от поликристаллический детекторы на основе материалов другие методы обработки растворов, такие как центрифугирование применяются. [16]

Основные области применения детекторов PbSe

Основные производители ИК-детекторов PbSe

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Кристаллическая структура селенида свинца (PbSe), параметры решетки, тепловое расширение». Элементы с нететраэдрической связью и бинарные соединения I. Ландольт-Бёрнштейн - Конденсированное вещество III группы. 41C. 1998. С. 1–4. Дои:10.1007/10681727_903. ISBN  978-3-540-64583-2.
  2. ^ Киттель, Чарльз (1986). Введение в физику твердого тела (6-е изд.). Нью-Йорк: Wiley & Sons. ISBN  978-0-471-87474-4.
  3. ^ Ekuma, C.E .; Сингх, Д. Дж .; Морено, Дж .; Джаррелл, М. (2012). «Оптические свойства PbTe и PbSe». Физический обзор B. 85 (8): 085205. Bibcode:2012ПхРвБ..85х5205E. Дои:10.1103 / PhysRevB.85.085205.
  4. ^ Лоусон, В. Д. (1951). «Способ выращивания монокристаллов теллурида свинца и селенида свинца». Журнал прикладной физики. 22 (12): 1444–1447. Bibcode:1951JAP .... 22.1444L. Дои:10.1063/1.1699890.
  5. ^ Li, L .; Wu, Q. S .; Дин, Ю. П. (2004). «Живая биомембранная би-матрица для одновременного синтеза наностержней и нанотрубок селенида свинца». Нанотехнологии. 15 (12): 1877–1881. Bibcode:2004Нанот..15.1877Л. Дои:10.1088/0957-4484/15/12/033.
  6. ^ Шуклов, И.А .; Разумов, В.Ф. (2020). «Свинцовые халькогенидные квантовые точки для фотоэлектрических устройств». Российские химические обзоры. 89 (3): 379–391. Дои:10.1070 / RCR4917. PMID  21650209.
  7. ^ Паркер, Д .; Сингх, Д. Дж. (2010). «Высокотемпературные термоэлектрические характеристики сильнолегированного PbSe». Физический обзор B. 82 (3): 035204. Bibcode:2010PhRvB..82c5204P. Дои:10.1103 / PhysRevB.82.035204.
  8. ^ Wang, H .; Pei, Y .; Lalonde, A.D .; Снайдер, Дж. Дж. (2011). «Сильно легированный PbSe p-типа с высокими термоэлектрическими характеристиками: альтернатива PbTe». Современные материалы. 23 (11): 1366–1370. Дои:10.1002 / adma.201004200. PMID  21400597.
  9. ^ Androulakis, J .; Тодоров, И .; He, J .; Chung, D. Y .; Dravid, V .; Канатзидис, М. (2011). «Термоэлектрики из многочисленных химических элементов: высокоэффективные наноструктурированные PbSe – PbS». Журнал Американского химического общества. 133 (28): 10920–10927. Дои:10.1021 / ja203022c. PMID  21650209.
  10. ^ Zhang, Q .; Cao, F .; Лукас, К .; Liu, W .; Esfarjani, K .; Opeil, C .; Broido, D .; Паркер, Д .; Сингх, Д. Дж .; Chen, G .; Рен, З. (2012). «Исследование термоэлектрических свойств селенида свинца, легированного бором, галлием, индием или таллием» (PDF). Журнал Американского химического общества. 134 (42): 17731–17738. Дои:10.1021 / ja307910u. OSTI  1382354. PMID  23025440.
  11. ^ Лоуэлл, Д.Дж. (1968). Некоторые ранние разработки свинцовых детекторов соли. Университет Мичигана.
  12. ^ Vergara, G .; и другие. (2007). Поликристаллический селенид свинца. Возрождение старого ИК-детектора. Обзор оптоэлектроники 15.
  13. ^ Джонсон, Т. (1965). Растворы и методы нанесения селенида свинца. Патент США 3.178.312.
  14. ^ Способ обработки инфракрасных детекторов на поликристаллическом селениде свинца. Патент Министерства обороны Испании EP1852920.
  15. ^ Vergara, G .; и другие. (2011). Технология VPD PbSe заполняет существующий пробел в неохлаждаемых, недорогих и быстрых ИК-сканерах.. 8012. Proc. ШПИОН. п. 146.
  16. ^ Фотоприемники на основе квантовых точек и фуллереновых переходов. Патент Э. Клема EP 2 483 925 B1.

внешняя ссылка