Olověný selenid - Lead selenide
Jména | |
---|---|
Ostatní jména Olovo (II) selenid Clausthalite | |
Identifikátory | |
Informační karta ECHA | 100.031.906 ![]() |
PubChem CID | |
Řídicí panel CompTox (EPA) | |
Vlastnosti | |
PbSe | |
Molární hmotnost | 286,16 g / mol |
Bod tání | 1078 ° C (1,972 ° F; 1351 K) |
Struktura | |
Halit (krychlový), cF8 | |
Fm3m, č. 225 | |
A = 6,12 Angstromů [1] | |
Octahedral (Pb2+) Octahedral (Se2−) | |
Nebezpečí | |
Klasifikace EU (DSD) (zastaralý) | Repr. Kočka. 1/3 Toxický (T) Škodlivé (Xn) Nebezpečný pro životní prostředí (N) |
R-věty (zastaralý) | R61, R20 / 22, R23 / 25, R33, R62, R50 / 53 |
S-věty (zastaralý) | (S1 / 2), S20 / 21, S28, S53, S45, S60, S61 |
Související sloučeniny | |
jiný anionty | Oxid olovnatý (II) Sulfid olovnatý (II) Olovo telurid |
jiný kationty | Monoselenid uhlíku Monoselenid křemíku Germanium (II) selenid Cín (II) selenid |
Související sloučeniny | Selenid thalium Selenid vizmutu |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
![]() ![]() ![]() | |
Reference Infoboxu | |
Olověný selenid (PbSe), nebo selenid olovnatý (II), a selenid z Vést, je polovodičový materiál. Tvoří se krychlové krystaly z NaCl struktura; má to přímá bandgap 0,27 eV při pokojové teplotě. (Všimněte si, že[2] nesprávně identifikuje PbSe a další polovodiče IV – VI jako materiály nepřímé mezery.) [3] Je to šedý krystalický pevný materiál.
Používá se k výrobě infračervené detektory pro termální zobrazování,[4] pracující na vlnových délkách mezi 1,5–5,2 μm. Nevyžaduje chlazení, ale při nízkých teplotách funguje lépe. Maximální citlivost závisí na teplotě a pohybuje se mezi 3,7–4,7 μm.[Citace je zapotřebí ]
Monokrystal nanorody a polykrystalický nanotrubice selenidu olova bylo syntetizováno prostřednictvím membrán řízeného organismu. Průměr nanorodů byl cca. 45 nm a jejich délka byla až 1100 nm, pro nanotrubice byl průměr 50 nm a délka až 2000 nm.[5]
Nanokrystaly olovnatého selenidu zabudované do různých materiálů lze použít jako kvantové tečky,[6] například v nanokrystalické solární články.
Olověný selenid je termoelektrický materiál. Materiál byl identifikován jako potenciální vysokoteplotní termoelektrikum s dopingem sodíku nebo chloru Aleksevou a spolupracovníky v Institutu A.F.Ioffe v Rusku. Následné teoretické práce v Oak Ridge National Laboratory, USA předpovídaly, že jeho výkonnost typu p by se mohla rovnat nebo přesahovat výkon sesterské sloučeniny, olova telluridu.[7] Několik skupin od té doby oznámilo, že termoelektrické hodnoty zásluh překračují jednotu, což je charakteristika vysoce výkonného termoelektrického zdroje.[8][9][10]
The minerální klausthalit je přirozeně se vyskytující selenid olova.
Může být vytvořen přímou reakcí mezi jeho složkami (Vést a selen ).
Infračervená detekce
PbSe je jedním z prvních materiálů citlivých na infračervený záření používané pro vojenské aplikace. Rané výzkumy pracují na materiálu jako infračervený detektor byly provedeny ve 30. letech 20. století a první užitečná zařízení zpracovali Němci, Američané a Britové během druhé světové války a těsně po ní. Od té doby, PbSe se běžně používá jako infračervené záření fotodetektor ve více aplikacích od spektrometry pro plyn a plamen detekce na infračervené fuzes pro dělostřeleckou munici nebo systémy pasivního infračerveného cueingu (PIC).[11]
Jako citlivý materiál na infračervený záření, PbSe má jedinečné a vynikající vlastnosti: dokáže detekovat IR záření vlnových délek od 1,5 do 5,2 μm (infračervené okno se střední vlnou, zkráceně MWIR - v některých speciálních podmínkách je možné rozšířit jeho odezvu nad 6 μm), má vysokou detekci při pokojové teplotě (nechlazený výkon) a vzhledem ke své kvantové povaze také představuje velmi rychlou odezvu, díky níž je tento materiál vynikající kandidát jako detektor levných vysokorychlostních infračervených zobrazovačů.[12]
Teorie provozu
PbSe je fotovodič materiál. Jeho detekční mechanismus je založen na změně vodivosti polykrystalického tenkého filmu aktivního materiálu, když fotony jsou incidenty. Tyto fotony jsou absorbovány uvnitř PbSe mikrokrystaly způsobující pak propagaci elektrony z valenční pásmo do vodivé pásmo. Přestože byl důkladně studován, nejsou dnes mechanismy odpovědné za jeho vysokou detekci při pokojové teplotě dobře známy. Obecně se uznává, že materiál a polykrystalická povaha aktivního tenkého filmu hrají klíčovou roli jak při snižování Mechanismus šneku a snížení temný proud spojené s přítomností více mezizrnových oblastí vyčerpání a potenciálních bariér uvnitř polykrystalických tenkých filmů.
Způsoby výroby infračervených detektorů PbSe
K výrobě infračervených detektorů se dnes běžně používají dvě metody PbSe.
Chemická depozice v lázni (CBD)
CBD je klasický způsob výroby (známý také jako „standardní“ způsob).[13] Byl vyvinut v USA v 60. letech a je založen na srážení aktivního materiálu na substrátu opláchnutém v kontrolované lázni selenourea, octan olovnatý, jod draselný a další sloučeniny. CBD metoda byla během posledních desetiletí značně používána a stále se používá ke zpracování PbSe infračervené detektory. Kvůli technologickým omezením spojeným s touto metodou zpracování, v dnešní době největší CBD PbSe komercializovaný formát detektoru je lineární pole prvků 1x256.
Depozice v plynné fázi (VPD)
Tato nová metoda zpracování byla nedávno vyvinuta ve Španělsku.[14] Je založen na depozici aktivního materiálu tepelným odpařováním s následným specifickým tepelným zpracováním. Tato metoda má podstatnou výhodu ve srovnání s metodou CBD, kterou je kompatibilita s předzpracovanými substráty, jako jsou křemíkové destičky s technologií CMOS, a možnost zpracování komplexních detektorů, jako jsou pole ohniskové roviny pro zobrazovače. Ve skutečnosti se jednalo o nejdůležitější milník v posledních desetiletích týkající se výroby PbSe detektory, protože otevřela technologii na trh nechlazených zobrazovacích kamer MWIR s vysokým rozlišením s vysokou snímkovou frekvencí a sníženými náklady.[15]
Fotodetektory založené na kvantových bodech PbSe
Také kvantové tečky založené na PbSe fotodetektory jsou v posledním desetiletí ve vývoji. Na rozdíl od polykrystalický materiálové detektory další techniky zpracování řešení jako odstřeďování jsou použity. [16]
Hlavní aplikace detektorů PbSe
- Průmyslový
- Plyn analýza
- Plamen analýza
- Infračervená spektroskopie
- Průmyslový proces a kontrola kvality:
- Sklenka
- Plastický
- Petrochemický
- Automobilový průmysl
- Železnice
- Uhlí
- Ocel
- Detekce horkých míst
- Vysokorychlostní infračervené zobrazování:
- Turboproudové spalování
- Elektrické poruchy
- Svařování (laser, oblouk atd.)
- Bodová laserová charakterizace
- Třídění odpadu
- Potravinářský průmysl
- oheň detekce
- Kontrola prostředí
- Obrana
- Pasivní infračervené cueing systémy
- Systémy aktivní ochrany
- Nízké náklady hledající
- Blízkosti fuzes
- Odstřelovač detekce
- Senzorové zbraně
- DIRCM
Hlavní výrobci infračervených detektorů PbSe
- Metoda VPD
- Nové infračervené technologie (Firemní web )
- Metoda CBD
- Laserové komponenty (Firemní web )
- Agiltron (Firemní web )
- Senzor Cal (Firemní web
- New England Photoconductor (Firemní web )
- Teledyne Judson Technologies (Firemní web
- Infrared Materials Inc. (Firemní web )
Viz také
- Infračervený detektor
- Radiace černého těla
- Hyperspektrální zobrazování
- Infračervená kamera
- Infračervený filtr
- Infračervené navádění
- Infračervený podpis
- Infračervené solární články
- Infračervená spektroskopie
- Ostatní materiály infračerveného detektoru: Antimonid india, Arsenid india Sulfid olovnatý, QWIP, QDIP, Rtuť kadmium telurid, PbS, Mikrobolometry, InGaAs
Reference
- ^ "Krystalová struktura olovnatého selenidu (PbSe), parametry mřížky, tepelná roztažnost". Netetraedrálně vázané prvky a binární sloučeniny I. Landolt-Börnstein - kondenzovaná látka skupiny III. 41C. 1998. s. 1–4. doi:10.1007/10681727_903. ISBN 978-3-540-64583-2.
- ^ Kittel, Charles (1986). Úvod do fyziky pevných látek (6. vydání). New York: Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-87474-4.
- ^ Ekuma, C. E .; Singh, D. J .; Moreno, J .; Jarrell, M. (2012). "Optické vlastnosti PbTe a PbSe". Fyzický přehled B. 85 (8): 085205. Bibcode:2012PhRvB..85h5205E. doi:10.1103 / PhysRevB.85.085205.
- ^ Lawson, W. D. (1951). „Metoda pěstování jednotlivých krystalů olověného teluridu a olověného selenidu“. Journal of Applied Physics. 22 (12): 1444–1447. Bibcode:1951JAP .... 22.1444L. doi:10.1063/1.1699890.
- ^ Li, L .; Wu, Q. S .; Ding, Y. P. (2004). „Cesta živé biomembránové bi-šablony pro simultánní syntézu nanorodů a nanotrubiček selenidu olova“. Nanotechnologie. 15 (12): 1877–1881. Bibcode:2004Nanot..15.1877L. doi:10.1088/0957-4484/15/12/033.
- ^ Shuklov, I.A .; Razumov, V.F. (2020). "Olověné chalkogenidové kvantové tečky pro fotoelektrická zařízení". Ruské chemické recenze. 89 (3): 379–391. doi:10.1070 / RCR4917. PMID 21650209.
- ^ Parker, D .; Singh, D. J. (2010). „Vysokoteplotní termoelektrický výkon silně dotovaného PbSe“. Fyzický přehled B. 82 (3): 035204. Bibcode:2010PhRvB..82c5204P. doi:10.1103 / PhysRevB.82.035204.
- ^ Wang, H .; Pei, Y .; Lalonde, A. D .; Snyder, G. J. (2011). „Silně dopovaný P-typ PbSe s vysokým termoelektrickým výkonem: alternativa pro PbTe“. Pokročilé materiály. 23 (11): 1366–1370. doi:10.1002 / adma.201004200. PMID 21400597.
- ^ Androulakis, J .; Todorov, I .; On, J .; Chung, D. Y .; Dravid, V .; Kanatzidis, M. (2011). „Termoelektrika z bohatých chemických prvků: vysoce výkonný nanostrukturovaný PbSe – PbS“. Journal of the American Chemical Society. 133 (28): 10920–10927. doi:10.1021 / ja203022c. PMID 21650209.
- ^ Zhang, Q .; Cao, F .; Lukas, K .; Liu, W .; Esfarjani, K .; Opeil, C .; Broido, D .; Parker, D .; Singh, D. J .; Chen, G .; Ren, Z. (2012). „Studium termoelektrických vlastností olovnatého selenidu dopovaného bórem, galliem, indiem nebo thaliem“ (PDF). Journal of the American Chemical Society. 134 (42): 17731–17738. doi:10.1021 / ja307910u. OSTI 1382354. PMID 23025440.
- ^ Lowell, D.J. (1968). Některý vývoj detektorů solné soli olova. Michiganská univerzita.
- ^ Vergara, G .; et al. (2007). Polykrystalický olověný selenid. Oživení starého IR detektoru. Recenze opto elektroniky 15.
- ^ Johnson, T.H. (1965). Řešení a metody pro ukládání selenidu olovnatého. US patent 3.178.312.
- ^ Způsob ošetření infračervených detektorů polykrystalického olovnatého selenidu. Patent španělského ministerstva obrany EP1852920.
- ^ Vergara, G .; et al. (2011). Technologie VPD PbSe vyplňuje stávající mezeru v nechlazených, nízkých nákladech a rychlých IR snímačích. 8012. Proc. SPIE. str. 146.
- ^ Fotodetektory založené na kvantové tečce a fullerenovém spojení. Patent E. Klem EP 2 483 925 B1.
- Barrow, R. F .; Vago, E. E. (1944). "Systém emisních pásem PbSe". Sborník Fyzikální společnosti. 56 (2): 76–78. Bibcode:1944PPS .... 56 ... 76B. doi:10.1088/0959-5309/56/2/302.