Selenek ołowiu - Lead selenide

Selenek ołowiu
Nazwy
Inne nazwy
Selenek ołowiu (II)
Clausthalite
Identyfikatory
Karta informacyjna ECHA 100.031.906 Edytuj to na Wikidata
Identyfikator klienta PubChem
Nieruchomości
PbSe
Masa cząsteczkowa 286,16 g/mol
Temperatura topnienia 1,078 ° C (1972 ° F; 1,351 K)
Struktura
Halit (sześcienny), cF8
Fm 3 m, nr 225
a  = 6,12 Angstremów
Oktaedryczny (Pb 2+ )
Oktaedryczny (Se 2− )
Zagrożenia
Repr. Kot. 1/3
Toksyczny ( T )
Szkodliwy ( Xn )
Niebezpieczny dla środowiska ( N )
Zwroty R (nieaktualne) R61 , R20/22 , R23/25 , R33 , R62 , R50/53
Zwroty S (nieaktualne) (S1/2) , S20/21 , S28 , S53 , S45 , S60 , S61
Związki pokrewne
Inne aniony
Tlenek
ołowiu(II) Siarczek ołowiu (II)
Tellurek ołowiu
Inne kationy
Monoselenek węgla Monoselenek
krzemu Selenek
germanu(II) Selenek
cyny(II)
Związki pokrewne
 Selenek talu Selenek
bizmutu
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒n zweryfikuj  ( co to jest   ?) sprawdzaćTak☒n
Referencje do infoboksu

Selenek cynku ( PbSe ) lub ołowiu (II), selenek , A selenek z ołowiu , to materiał półprzewodnikowy . Tworzy sześcienne kryształy o strukturze NaCl ; ma bezpośrednie pasmo zabronione 0,27 eV w temperaturze pokojowej. (Zauważ, że nieprawidłowo identyfikuje PbSe i inne półprzewodniki IV–VI jako pośrednie materiały szczelinowe.) Jest to szary, krystaliczny materiał stały.

Służy do produkcji detektorów podczerwieni do obrazowania termicznego , pracujących w zakresie długości fal 1,5-5,2 μm. Nie wymaga chłodzenia, ale lepiej sprawdza się w niższych temperaturach. Czułość piku zależy od temperatury i waha się od 3,7 do 4,7 μm.

Monokryształu nanoprętów i polikrystalicznych nanorurki ołowiu selenku zsyntetyzowano poprzez błony kontrolowanych organizmu. Średnica nanoprętów wynosiła około. 45 nm, a ich długość dochodziła do 1100 nm, dla nanorurek średnica 50 nm, a długość do 2000 nm.

Nanokryształy selenku ołowiu osadzone w różnych materiałach mogą być wykorzystane jako kropki kwantowe , np. w nanokryształowych ogniwach słonecznych .

Selenek ołowiu jest materiałem termoelektrycznym. Materiał został zidentyfikowany jako potencjalny termoelektryczny wysokotemperaturowy z domieszkowaniem sodu lub chloru przez Alekseva i współpracowników z Instytutu AF Ioffe w Rosji. Późniejsze prace teoretyczne w Oak Ridge National Laboratory w USA przewidywały, że jego wydajność typu p może być równa lub przewyższać wydajność siostrzanego związku, tellurku ołowiu. Od tego czasu kilka grup zgłosiło wartości termoelektryczne przekraczające jedność, co jest charakterystyczne dla wysokowydajnych termoelektryków.

Mineralny clausthalite jest naturalnie występującym selenek cynku.

Może powstać w wyniku bezpośredniej reakcji między jego pierwiastkami składowymi, ołowiem i selenem .

Wykrywanie w podczerwieni

PbSe był jednym z pierwszych materiałów, które okazały się wrażliwe na promieniowanie podczerwone wykorzystywane w zastosowaniach wojskowych. Wczesne prace badawcze nad materiałem jako detektorem podczerwieni prowadzono w latach 30. XX wieku, a pierwsze przydatne urządzenia zostały opracowane przez Niemców, Amerykanów i Brytyjczyków w czasie i tuż po II wojnie światowej. Od tego czasu PbSe jest powszechnie używany jako fotodetektor na podczerwień w wielu zastosowaniach, od spektrometrów do wykrywania gazu i płomieni po zapalniki na podczerwień do amunicji artyleryjskiej lub pasywne systemy podczerwieni (PIC).

Jako materiał wrażliwy na promieniowanie podczerwone , PbSe ma unikalne i wyjątkowe właściwości: może wykrywać promieniowanie IR o długościach fal od 1,5 do 5,2 μm (okno podczerwieni średniofalowej , w skrócie MWIR – w niektórych szczególnych warunkach możliwe jest rozszerzenie jego odpowiedzi poza 6 μm), charakteryzuje się wysoką wykrywalnością w temperaturze pokojowej (wydajność w stanie niechłodzonym), a ze względu na swój kwantowy charakter charakteryzuje się również bardzo szybką odpowiedzią, co czyni ten materiał doskonałym kandydatem na detektor tanich wysokoobrotowych kamer termowizyjnych.

Teoria operacji

Selenek ołowiu jest materiałem fotoprzewodzącym . Jego mechanizm detekcji opiera się na zmianie przewodnictwa polikrystalicznej cienkiej warstwy materiału aktywnego podczas padania fotonów . Fotony te są absorbowane wewnątrz mikrokryształów PbSe powodując następnie przenoszenie elektronów z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa . Mimo, że został szeroko zbadany, dziś mechanizmy odpowiedzialne za jego wysoką wykrywalność w temperaturze pokojowej nie są dobrze poznane. Powszechnie przyjmuje się, że materiał i polikrystaliczny charakter aktywnej cienkiej warstwy odgrywa kluczową rolę zarówno w redukcji mechanizmu Augera, jak i redukcji ciemnego prądu związanego z obecnością wielu obszarów zubożenia międzyziarnowego i potencjalnych barier wewnątrz cienkie folie polikrystaliczne.

Metody produkcji detektorów podczerwieni PbSe

Obecnie powszechnie stosuje się dwie metody produkcji detektorów podczerwieni opartych na PbSe.

Osadzanie w kąpieli chemicznej (CBD)

Utylizacja kąpieli chemicznej ( CBD ) jest standardową metodą produkcji. Został opracowany w USA w latach 60-tych i opiera się na wytrącaniu substancji czynnej na podłożu wypłukanym w kontrolowanej kąpieli z selenomocznikiem , octanem ołowiu , jodem potasu i innymi związkami. Metoda CBD była szeroko stosowana w ostatnich dziesięcioleciach i nadal jest wykorzystywana do przetwarzania detektorów podczerwieni PbSe. Ze względu na ograniczenia technologiczne związane z tą metodą przetwarzania, obecnie największym komercjalizowanym formatem detektora CBD PbSe jest układ liniowy składający się z 1x256 elementów.

Osadzanie w fazie pary (VPD)

Ta nowa metoda przetwarzania została niedawno opracowana w Hiszpanii. Opiera się na osadzeniu materiału aktywnego przez odparowanie termiczne, a następnie specjalną obróbkę termiczną. Ta metoda ma istotną zaletę w porównaniu z metodą CBD, którą jest kompatybilność z wstępnie przetworzonymi podłożami, takimi jak wafle krzemowe w technologii CMOS, oraz możliwość przetwarzania złożonych detektorów, takich jak matryce płaszczyzny ogniskowej do systemów obrazowania. W rzeczywistości był to najważniejszy kamień milowy w ostatnich dziesięcioleciach w produkcji detektorów PbSe, ponieważ otworzył technologię na rynek niechłodzonych kamer obrazowania MWIR o wysokiej rozdzielczości z dużą liczbą klatek na sekundę i obniżonymi kosztami.

Fotodetektory oparte na kropkach kwantowych PbSe

W ostatnim dziesięcioleciu opracowywane są również fotodetektory PbSe oparte na kropkach kwantowych . W przeciwieństwie do detektorów opartych na materiałach polikrystalicznych stosowane są inne techniki przetwarzania roztworów, takie jak powlekanie obrotowe .

Główne zastosowania detektorów PbSe

Główni producenci detektorów PbSe IR

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki