Arsenid boru - Boron arsenide

Arsenid boru
Boron-arsenid-unit-cell-1963-CM-3D-balls.png
F
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Vlastnosti
BA
Molární hmotnost85,733 g / mol[1]
VzhledHnědé krychlové krystaly[1]
Hustota5,22 g / cm3[1]
Bod tání 1100 ° C (2010 ° F; 1370 K) se rozloží[1]
Nerozpustný
Mezera v pásmu1,82 eV [2]
Tepelná vodivost1300 W / (m · K) (300 K) [3]
Struktura[4]
Krychlový (sfalerit ), cF8, Č. 216
F43 m
A = 0,4777 nm
4
Související sloučeniny
jiný anionty
Nitrid boru
Fosfid boru
Antimonid boru
jiný kationty
Arsenid hlinitý
Gallium arsenid
Arsenid india
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
šekY ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu
Subarsenid boru
B12As2 3D boční pohled.jpg
Identifikátory
Vlastnosti
B12Tak jako2
Molární hmotnost279,58 g / mol
Hustota3,56 g / cm3[5]
Nerozpustný
Mezera v pásmu3,47 eV
Struktura[6]
Rhombohedral, hR42, Č. 166
R3m
A = 0,6149 nm, b = 0,6149 nm, C = 1,1914 nm
α = 90 °, β = 90 °, γ = 120 °
6
Související sloučeniny
jiný anionty
Suboxid boru
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Arsenid boru je chemická sloučenina zahrnující bór a arsen, obvykle s chemický vzorec BA. Jsou známy další sloučeniny arsenidu boru, jako je subarsenid B.12Tak jako2. Chemická syntéza kubických BA je velmi náročná a její monokrystalické formy mají obvykle defekty.

Vlastnosti

BA je kubický (sfalerit ) polovodič v III-V rodina s mřížková konstanta 0,4777 nm a an nepřímá mezera v pásmu bylo naměřeno 1,82 eV.[7] Kubické BA se údajně rozkládají na subarsenid B.12Tak jako2 při teplotách nad 920 ° C.[8]Arsenid boritý má teplotu tání 2076 ° C. Tepelná vodivost je velmi vysoká: kolem 1300 W / (m · K) při 300 K.[9]

Experimentálně byly charakterizovány základní fyzikální vlastnosti kubických BA:[10] Mezera mezi pásmy (1,82 eV), optický index lomu (3,29 při 657 nm), modul pružnosti (326 GPa), modul smyku, Poissonův poměr, koeficient tepelné roztažnosti (3,85 × 10-6 / K) a tepelná kapacita. Může být legováno galium arsenid vyrábět ternární a kvartérní polovodiče.[11]

Subarsenid boru

Arsenid boritý se také vyskytuje jako subarsenidy, včetně ikosahedrálního boridu B.12Tak jako2.To patří R3m vesmírná skupina s romboedrickou strukturou založenou na shlucích atomů boru a dvouatomových řetězcích As-As. Jedná se o širokopásmový polovodič (3,47 eV) s mimořádnou schopností „samoléčit“ radiační poškození.[12] Tuto formu lze pěstovat na substrátech, jako jsou karbid křemíku.[13]

Aplikace

Arsenid boru byl navržen jako materiál pro solární panel výroba,[11][14] ačkoli se v současné době k tomuto účelu nepoužívá.

Teorie ab initio předpovídala, že tepelná vodivost kubických BA je pozoruhodně vysoká, přes 2 200 W / (m · K) při pokojové teplotě, což je srovnatelné s diamantem a grafitem.[15] Následná měření přinesla hodnotu pouze 190 W / (m · K) kvůli vysoké hustotě defektů.[16][17] Novější výpočty prvních principů zahrnující rozptyl čtyřfonů předpovídají tepelnou vodivost 1400 W / (m · K).[18] Později byly experimentálně realizovány krystaly arsenidu boritého bez vad a měřeny s ultravysokou tepelnou vodivostí 1300 W / (m · K), což odpovídá teoretickým předpovědím.[19] Krystaly s malou hustotou defektů vykazovaly tepelnou vodivost 900–1000 W / (m · K).[20][21]

Reference

  1. ^ A b C d Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92. vydání). Boca Raton, FL: CRC Press. p. 4.53. ISBN  1439855110.
  2. ^ Kang, Joon Sang; Li, Man; Wu, Huan; Nguyen, Huuduy; Hu, Yongjie (2019). "Základní fyzikální vlastnosti kubického arsenidu boru". Aplikovaná fyzikální písmena. 115 (12): 122103. arXiv:1911.11281. doi:10.1063/1.5116025.
  3. ^ Kang, Joon Sang; Li, Man; Wu, Huan; Nguyen, Huuduy; Hu, Yongjie (2018). „Experimentální pozorování vysoké tepelné vodivosti v arsenidu boru“. Věda. 361 (6402): 575–578. Bibcode:2018Sci ... 361..575K. doi:10.1126 / science.aat5522. PMID  29976798.
  4. ^ Perri, J. A; La Placa, S; Post, B (1958). "Nové sloučeniny skupiny III skupiny V: BP a BA". Acta Crystallographica. 11 (4): 310. doi:10.1107 / S0365110X58000827.
  5. ^ Villars, Pierre (ed.) „B12Tak jako2 (B6Jako) Krystalová struktura " v Anorganické pevné fázeSpringer, Heidelberg (ed.) SpringerMaterials
  6. ^ Morosin, B; Aselage, T. L; Feigelson, R. S (2011). „Vylepšení krystalové struktury materiálů rhombohedrálních symetrií obsahujících ikosahedru bohatou na bór“. Řízení MRS. 97. doi:10.1557 / PROC-97-145.
  7. ^ Kang, Joon Sang; Li, Man; Wu, Huan; Nguyen, Huuduy; Hu, Yongjie (2019). "Základní fyzikální vlastnosti kubického arsenidu boru". Aplikovaná fyzikální písmena. 115 (12): 122103. arXiv:1911.11281. doi:10.1063/1.5116025.
  8. ^ Chu, T. L; Hyslop, A.E (1974). "Příprava a vlastnosti boron arsenidových filmů". Journal of the Electrochemical Society. 121 (3): 412. doi:10.1149/1.2401826.
  9. ^ Kang, Joon Sang; Li, Man; Wu, Huan; Nguyen, Huuduy; Hu, Yongjie (2018). „Experimentální pozorování vysoké tepelné vodivosti v arsenidu boru“. Věda. 361 (6402): 575–578. Bibcode:2018Sci ... 361..575K. doi:10.1126 / science.aat5522. PMID  29976798.
  10. ^ Kang, Joon Sang; Li, Man; Wu, Huan; Nguyen, Huuduy; Hu, Yongjie (2019). "Základní fyzikální vlastnosti kubického arsenidu boru". Aplikovaná fyzikální písmena. 115 (12): 122103. arXiv:1911.11281. doi:10.1063/1.5116025.
  11. ^ A b Geisz, J. F; Friedman, D. J; Olson, J. M; Kurtz, Sarah R.; Reedy, R. C; Swartzlander, A. B; Keyes, B. M; Norman, A. G (2000). Msgstr "Mřížky slitin BGaInAs přizpůsobené GaAs". Aplikovaná fyzikální písmena. 76 (11): 1443. Bibcode:2000ApPhL..76,1443G. doi:10.1063/1.126058.
  12. ^ Carrard, M; Emin, D; Zuppiroli, L (1995). „Vadné shlukování a samoléčba elektronem ozářených pevných látek bohatých na bór“. Fyzický přehled B. 51 (17): 11270. Bibcode:1995PhRvB..5111270C. doi:10.1103 / PhysRevB.51.11270. PMID  9977852.
  13. ^ Chen, H .; Wang, G .; Dudley, M .; Xu, Z .; Edgar, J. H .; Batten, T .; Kuball, M .; Zhang, L .; Zhu, Y. (2008). „Jednokrystalický B12Tak jako2 na m- letadlo (1100) 15R-SiC ". Aplikovaná fyzikální písmena. 92 (23): 231917. Bibcode:2008ApPhL..92w1917C. doi:10.1063/1.2945635. hdl:2097/2186.
  14. ^ Boone, J. L. a Vandoren, T. P. (1980) Vývoj solárních článků s tenkým filmem arsenidu boru, Závěrečná zpráva, Eagle-Picher Industries, Inc., Miami, OK. abstraktní.
  15. ^ Pravděpodobný konkurent pro diamant jako nejlepší tepelný vodič Zprávy Phys.org (8. července 2013)
  16. ^ Lv, Bing; Lan, Yucheng; Wang, Xiqu; Zhang, Qian; Hu, Yongjie; Jacobson, Allan J; Broido, David; Chen, Gang; Ren, Zhifeng; Chu, Ching-Wu (2015). „Experimentální studie navrhovaného supertepelného vodiče: BA“ (PDF). Aplikovaná fyzikální písmena. 106 (7): 074105. Bibcode:2015ApPhL.106g4105L. doi:10.1063/1.4913441.
  17. ^ Zheng, Qiang; Polanco, Carlos A .; Du, Mao-Hua; Lindsay, Lucas R .; Chi, Miaofang; Yan, Jiaqiang; Sales, Brian C. (6. září 2018). "Protisměrné páry potlačují tepelnou vodivost BA". Dopisy o fyzické kontrole. 121 (10): 105901. arXiv:1804.02381. doi:10.1103 / PhysRevLett.121.105901. PMID  30240242.
  18. ^ Feng, Tianli; Lindsay, Lucas; Ruan, Xiulin (2017). „Čtyřfónový rozptyl významně snižuje vnitřní tepelnou vodivost pevných látek“. Fyzický přehled B. 96 (16): 161201. Bibcode:2017PhRvB..96p1201F. doi:10.1103 / PhysRevB.96.161201.
  19. ^ Kang, Joon Sang; Li, Man; Wu, Huan; Nguyen, Huuduy; Hu, Yongjie (2018). „Experimentální pozorování vysoké tepelné vodivosti v arsenidu boru“. Věda. 361 (6402): 575–578. Bibcode:2018Sci ... 361..575K. doi:10.1126 / science.aat5522. PMID  29976798.
  20. ^ Li, Sheng; Zheng, Qiye; Lv, Yinchuan; Liu, Xiaoyuan; Wang, Xiqu; Huang, Pinshane Y .; Cahill, David G .; Lv, Bing (2018). "Vysoká tepelná vodivost v krychlových krystalech arsenidu bóru". Věda. 361 (6402): 579–581. doi:10.1126 / science.aat8982. PMID  29976796.
  21. ^ Tian, ​​Fei; Song, Bai; Chen, Xi; Ravichandran, Navaneetha K; Lv, Yinchuan; Chen, Ke; Sullivan, Sean; Kim, Jaehyun; Zhou, Yuanyuan; Liu, Te-Huan; Goni, Miguel; Ding, Zhiwei; Slunce, Jingying; Gamage, Geethal Amila Gamage Udalamatta; Sun, Haoran; Ziyaee, Hamidreza; Huyan, Shuyuan; Deng, Liangzi; Zhou, Jianshi; Schmidt, Aaron J; Chen, Shuo; Chu, Ching-Wu; Huang, Pinshane Y; Broido, David; Shi, Li; Chen, Gang; Ren, Zhifeng (2018). „Neobvyklá vysoká tepelná vodivost v objemových krystalech arsenidu boru“. Věda. 361 (6402): 582–585. doi:10.1126 / science.aat7932. PMID  29976797.

externí odkazy