Теллурид германия - Germanium telluride

Теллурид германия
Элементарная ячейка ромбоэдрического теллурида германия в стандартных условиях. Пурпурные атомы представляют ионы германия.
Элементарная ячейка теллурида германия.
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.031.538 Отредактируйте это в Викиданных
Характеристики
GeTe
Молярная масса200,21 г / моль
Внешностьтвердый
Плотность6,14 г / см3
Температура плавления 725 ° С (1337 ° F, 998 К)
Ширина запрещенной зоны0,6 эВ [1]
5
Структура
Ромбоэдрический, hR6
Р3м, №160
а = 4,1719 Å, c = 10,710 Å[2]
161,430 Å3
Родственные соединения
Другой анионы
Окись германия
Моносульфид германия
Моноселенид германия
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Теллурид германия (GeTe) - химическое соединение германий и теллур и является составной частью халькогенидные очки. Это показывает полуметаллический проводимость и сегнетоэлектрик поведение.[3]

Теллурид германия существует в трех основных кристаллических формах, при комнатной температуре α (ромбоэдрический ) и γ (ромбический ) конструкции и высокотемпературные β (кубический, каменно-солевая) фаза; α-фаза является наиболее фазой для чистого GeTe ниже сегнетоэлектрической температуры Кюри примерно 670 К.[4][5]

Легированный теллурид германия - низкотемпературный сверхпроводник.[6]

Фаза перехода

Твердый GeTe может переходить из аморфного состояния в кристаллическое. Кристаллическое состояние имеет низкое удельное сопротивление (полупроводник при комнатной температуре), а аморфное состояние имеет высокое удельное сопротивление.[7] Разница в сопротивлении может достигать шести порядков величины в зависимости от качества пленки, состава GeTe и образования центров зародышеобразования.[7][8] Резкие изменения в свойствах материала были использованы в приложениях для хранения данных. Фазовые переходы GeTe могут быть быстрыми, обратимыми и повторяемыми, с резкими изменениями свойств, что делает GeTe многообещающим кандидатом в таких приложениях, как переключение радиочастоты (RF) и переключение постоянного тока (DC).[8] Исследования механизмов, которые связывают фазовый переход и переключение радиочастоты (РЧ), продолжаются, и в будущем их можно будет оптимизировать для телекоммуникационных приложений.[8]Хотя оба твердого состояния могут существовать при комнатной температуре, переход требует специального процесса нагрева и охлаждения, известного как метод термического срабатывания.[8] Для достижения аморфного состояния твердое тело нагревают до температуры, превышающей температуру плавления, с помощью сильноточного импульса за короткий промежуток времени и быстро охлаждают или охлаждают. Кристаллизация происходит, когда GeTe нагревается до температуры кристаллизации ниже, чем температура плавления, с относительно более длинным и более низким импульсом тока и медленным процессом гашения с постепенным уменьшением тока.[8] Как прямой, так и непрямой нагрев могут вызвать фазовые изменения.[8] Метод джоулева нагрева является обычным методом прямого нагрева, а косвенный нагрев может быть выполнен с помощью отдельного слоя диэлектрического материала, добавленного к ВЧ переключателю.[8] Кристаллическая структура GeTe представляет собой ромбоэдрически искаженную структуру типа каменной соли, которая при комнатной температуре образует гранецентрированную кубическую (ГЦК) подрешетку.[8]

Синтез

Монокристаллические нанопроволоки и наноспирали GeTe[9]

Полупроводниковые нанопроволоки (NW) и наноспирали (NH) GeTe синтезируются методом переноса пара с использованием катализаторов из металлических наночастиц. GeTe испарялся и переносился газообразным аргоном при оптимальной температуре, давлении, времени и скорости потока газа к расположенному ниже по потоку месту сбора / выращивания (SiO2 поверхность, покрытая наночастицами коллоидного золота). Высокая температура, превышающая 500 ° C, приводит к образованию более толстых нанопроволок и кристаллических блоков. Au необходим для роста NW и NH и предлагается в качестве металлического катализатора реакции. Этот метод дает NW и NH с соотношением Ge и Te 1: 1. ННК, полученные этим методом, в среднем составляют около 65 нм в диаметре и до 50 мкм в длину. Диаметр спирали NH в среднем составляет 135 нм.

Нанокристалл (квантовый размерный эффект)[10]

Описанный выше синтез не достиг размера, необходимого для проявления квантово-размерного эффекта. Наноструктуры, которые достигают квантового режима, демонстрируют другой набор явлений, невидимых в более крупном масштабе, например, спонтанное полярное упорядочение и расщепление дифракционных пятен. В синтезе нанокристаллов GeTe среднего размера 8, 17 и 100 нм принимают участие двухвалентный комплекс хлорид Ge (II) - 1,4-диоксан и бис [бис (триметилсилил) амино] Ge (II) и триоктилфосфин-теллур в таком растворителе, как в виде 1,2-дихлорбензола или фенилового эфира. Считалось, что кинетика восстановления Ge (II) определяет образование GeTe. Большая скорость восстановления Ge (II) может привести к увеличению скорости зародышеобразования частиц, что приведет к уменьшению диаметра частиц.

Приложения[8]

Память для хранения

GeTe широко используется в энергонезависимых оптических хранилищах данных, таких как компакт-диски, DVD-диски и диски Blue-ray, и может заменить динамическую и флэш-память с произвольным доступом. В 1987 году Ямада и др. исследовали фазовые свойства GeTe и Sb2Te3 для оптического хранения. Короткое время кристаллизации, цикличность и высокий оптический контраст сделали этот материал лучше, чем Te.81Ge15Sb2S2 который имеет медленное время перехода.

РЧ переключение

Высокий контраст в удельном сопротивлении между аморфным и кристаллическим состояниями и способность многократно реверсировать переход делают GeTe хорошим кандидатом для ВЧ-переключения. RF требует нанесения тонкого слоя пленки GeTe на поверхность подложки. Структура затравочного слоя, состав прекурсора, температура осаждения, давление, скорость потока газа, температура барботирования прекурсора и субстрат - все это играет роль в свойствах пленки.


Рекомендации

  1. ^ Р. Цу; и другие. (1968). «Оптические и электрические свойства и зонная структура GeTe и SnTe». Phys. Rev. 172 (3): 779–788. Bibcode:1968ПхРв..172..779Т. Дои:10.1103 / PhysRev.172.779.
  2. ^ Бауэр Перейра, Паула; Сергеев Илья; Горс, Стефан; Дадда, Джаярам; Мюллер, Экхард; Германн, Рафаэль П. (2013). «Динамика решетки и структура Ge Te, Sn Te и Pb Te". Physica Status Solidi (В). 250 (7): 1300–1307. Bibcode:2013ПССБР.250.1300Б. Дои:10.1002 / pssb.201248412.
  3. ^ А. И. Лебедев; И. А. Случинская; Демин В.Н.; И. Х. Манро (1997). «Влияние примесей Se, Pb и Mn на сегнетоэлектрический фазовый переход в GeTe изучено EXAFS». Фазовые переходы. 60 (2): 67. Дои:10.1080/01411599708220051.
  4. ^ Е. И. Гиваргизов; ЯВЛЯЮСЬ. Мельникова (2002). Рост кристаллов. Birkhäuser. п. 12. ISBN  0-306-18121-5.
  5. ^ Pawley, G .; Cochran, W .; Cowley, R .; Доллинг, Г. (1966). «Двухатомные сегнетоэлектрики». Письма с физическими проверками. 17 (14): 753. Bibcode:1966ПхРвЛ..17..753П. Дои:10.1103 / PhysRevLett.17.753.
  6. ^ Hein, R .; Гибсон, Дж .; Мазельский, Р .; Miller, R .; Халм, Дж. (1964). «Сверхпроводимость в теллуриде германия». Письма с физическими проверками. 12 (12): 320. Bibcode:1964ПхРвЛ..12..320Х. Дои:10.1103 / PhysRevLett.12.320.
  7. ^ а б А. Х. Гвин; Р. А. Куту мл. (2015). Тегерани, Ferechteh H; Послушайте, Дэвид К. Роджерс, Дэвид Дж (ред.). «Электронное управление фазовым переходом теллурида германия (GeTe) для приложений электронной памяти». Труды. Материалы и устройства на основе оксидов VI. 9364: 93640G. Дои:10.1117/12.2079359. S2CID  122243829.
  8. ^ а б c d е ж грамм час я П. Маханта; М. Мунна; Р. А. Куту мл. (2018). «Сравнение характеристик материалов с фазовым переходом и переходных материалов металл-изолятор для приложений постоянного тока и радиочастотного переключения». Технологии. 6 (2): 48. Дои:10.3390 / технологии6020048.
  9. ^ Д. Ю.; J. Wu; Q. Gu; Х. Парк (2006). «Нанопроволоки теллурида германия и наноспутники с переключением памяти». Варенье. Chem. Soc. 128 (25): 8148–9. Дои:10.1021 / ja0625071. PMID  16787074.
  10. ^ М. Дж. Полкинг; Х. Чжэн; Р. Рамеш; А. П. Аливисатос (2011). «Управляемый синтез и размерно-зависимая поляризационная доменная структура нанокристаллов коллоидного теллурида германия». Варенье. Chem. Soc. 133 (7): 2044–7. Дои:10.1021 / ja108309s. PMID  21280629.