Теллурид свинца олова - Lead tin telluride

Теллурид свинца олова, также называемый PbSnTe или Pb1-хSnИксТе, представляет собой тройной сплав вести, банка и теллур, обычно изготавливается путем сплавления олова в теллурид свинца или привести в теллурид олова. Это узкая запрещенная зона IV-VI. полупроводниковый материал.

В запрещенная зона Pb1-хSnИксTe настраивается путем изменения состава (x) материала. SnTe может быть легирован Pb (или PbTe с Sn) для настройки ширины запрещенной зоны от 0,29 эВ (PbTe) до 0,18 эВ (SnTe). Важно отметить, что в отличие от II-VI халькогениды, например халькогениды кадмия, ртути и цинка, ширина запрещенной зоны в Pb1-хSnИксTe не изменяется линейно между двумя крайними значениями. Напротив, с увеличением состава (x) ширина запрещенной зоны уменьшается, приближаясь к нулю в режиме концентрации (0,32–0,65, что соответствует температуре 4–300 К, соответственно) и далее увеличивается в направлении объемной запрещенной зоны SnTe.[1] Следовательно, сплавы теллурида свинца и олова имеют более узкую запрещенную зону, чем их аналоги с конечной точкой, что делает теллурид свинца-олова идеальным кандидатом для средних инфракрасный, Оптоэлектронное приложение 3–14 мкм.

Характеристики

Теллурид свинца-олова полупроводник p-типа при 300 К. Концентрация дырок увеличивается с увеличением содержания олова, что приводит к увеличению электрическая проводимость. Для диапазона составов x = от 0 до 0,1 электропроводность уменьшается с увеличением температуры до 500 К и увеличивается за пределами 500 К. Для диапазона составов x ≥ 0,25 электропроводность уменьшается с увеличением температуры.

В Коэффициент Зеебека Pb1-хSnИксTe уменьшается с увеличением содержания Sn при 300 К.

Для состава x> 0,25 теплопроводность Pb1-хSnИксTe увеличивается с увеличением содержания Sn. Значения теплопроводности снижаются с повышением температуры во всем диапазоне составов, x> 0.

Для Pb1-хSnИксТе оптимальная температура, соответствующая максимальному коэффициенту термоэлектрической мощности, увеличивается с увеличением состава x. Псевдобинарный сплав теллурида свинца и олова действует как термоэлектрический материал в диапазоне температур 400–700 К.[2]

Теллурид свинца-олова имеет положительный температурный коэффициент т.е. для данного состава x ширина запрещенной зоны увеличивается с температурой. Поэтому при работе с теллуридом свинца и олова необходимо поддерживать температурную стабильность. лазер. Однако преимущество состоит в том, что операционная длина волны лазера можно просто настроить, изменив рабочую температуру.

Оптический коэффициент поглощения теллурида свинца и олова обычно составляет ~ 750 см−1 по сравнению с ~ 50 см−1 для примесных полупроводников, таких как легированный кремний.[3] Более высокое значение оптического коэффициента не только обеспечивает более высокую чувствительность, но также уменьшает расстояние, необходимое между отдельными элементами детектора, чтобы предотвратить оптические перекрестные помехи. Интегральная схема легкодоступная технология.[4]

Заявление

Из-за регулируемой узкой запрещенной зоны и относительно более высокой рабочей температуры теллурида свинца и олова по сравнению с теллуридом кадмия ртути, он стал предпочтительным материалом для коммерческих применений в источниках ИК-излучения. полосовые фильтры и ИК-детекторы.[4][5][6][7] Он нашел применение в качестве фотоэлектрических устройств для измерения излучения в окне 8-14 мкм.[8][9]

Монокристалл Pb1-хSnИксTe диодные лазеры были использованы для обнаружения газообразных загрязнителей, таких как диоксид серы.[10][11]

Теллуриды свинца и олова используются в термоэлектрических устройствах.[12]

Рекомендации

  1. ^ Dimmock, J. O .; Melngailis, I .; Штраус, А. Дж. (1966). «Ленточная структура и действие лазера в свинце.ИксSn1-хТе ". Письма с физическими проверками. 16 (26): 1193. Bibcode:1966ПхРвЛ..16.1193Д. Дои:10.1103 / PhysRevLett.16.1193.
  2. ^ Орихаши, М .; Noda, Y .; Chen, L.D .; Гото, Т .; Хираи, Т. (2000). «Влияние содержания олова на термоэлектрические свойства теллурида свинца олова p-типа». Журнал физики и химии твердого тела. 61 (6): 919–923. Bibcode:2000JPCS ... 61..919O. Дои:10.1016 / S0022-3697 (99) 00384-4.
  3. ^ Burstein, E .; Picus, G .; Sciar, N. (1954). «Оптические и фотопроводящие свойства кремния и германия». В Р. Г. Брекенридж (ред.). Конференция по фотопроводимости. Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. С. 353–409.
  4. ^ а б Матур, Д. П. (1975). «Последние разработки инфракрасных детекторов для будущих приложений дистанционного управления». Оптическая инженерия. 14 (4): 351. Bibcode:1975OptEn..14..351M. Дои:10.1117/12.7971844.
  5. ^ Yoshikawa, M .; Шинохара, К .; Уэда, Р. (1977). «Непрерывная работа более 1500 ч Pb Te/ PBSN Te лазер с двойной гетероструктурой при 77 К ". Письма по прикладной физике. 31 (10): 699–701. Дои:10.1063/1.89491.
  6. ^ Kasemset, D .; Роттер, С .; Фонстад, К. Г. "Pb1-хSnИксTe / PbTe1-йSeу лазеры на скрытой гетероструктуре с согласованной решеткой и одномодовым непрерывным выходом ». Дои:10.1109 / EDL.1980.25236. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  7. ^ Уэйкфилд, С. Л. (1971) "Производство материала теллурида свинца-олова для инфракрасных детекторов". Патент США 3,673,063
  8. ^ Роллы, Вт .; Lee, R .; Эддингтон, Р. Дж. (1970). «Приготовление и свойства фотодиодов на основе теллурида свинца и олова». Твердотельная электроника. 13 (1): 75–78. Bibcode:1970ССЭле..13 ... 75р. Дои:10.1016/0038-1101(70)90011-0.
  9. ^ Орон, М .; Зуссман, А .; Кацир, А. (1982). «Ресурсные механизмы, туннельные токи и лазерные пороги диодных лазеров на PbSnTe». Инфракрасная физика. 22 (3): 171–174. Дои:10.1016/0020-0891(82)90037-9.
  10. ^ Антклифф, Г. А. и Вробель, Дж. С. (1972). "Обнаружение газообразного загрязнителя диоксида серы с использованием текущих настраиваемых Pb (1-x) SNM (x) Te диодных лазеров". Прикладная оптика. 11 (7): 1548–1552. Дои:10.1364 / AO.11.001548. PMID  20119184.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  11. ^ Antcliffe, G.A .; Вробель, Дж. С. (1972). "Обнаружение газообразного загрязнителя диоксида серы с использованием текущего настраиваемого свинца1-хSnMИкс Диодные лазеры ». Прикладная оптика. 11 (7): 1548–52. Дои:10.1364 / AO.11.001548. PMID  20119184..
  12. ^ Хокингс, Эрик Ф. и Муларц, Вальтер Л. (1961) "Термоэлектрические композиции и устройства на основе теллурида свинца и теллурида олова" Патент США 3075031