Telureto de chumbo e estanho - Lead tin telluride
O telureto de chumbo-estanho , também conhecido como PbSnTe ou Pb 1 − x Sn x Te, é uma liga ternária de chumbo , estanho e telúrio , geralmente feita pela liga de estanho em telureto de chumbo ou chumbo em telureto de estanho . É um material semicondutor de gap estreito IV-VI .
O gap de Pb 1 − x Sn x Te é ajustado variando a composição (x) no material. SnTe pode ser ligado com Pb (ou PbTe com Sn) para ajustar o gap de 0,29 eV (PbTe) a 0,18 eV (SnTe). É importante notar que ao contrário dos calcogenetos II-VI , por exemplo, cádmio, mercúrio e calcogenetos de zinco, o gap em Pb 1 − x Sn x Te não muda linearmente entre os dois extremos. Em contraste, conforme a composição (x) é aumentada, o gap diminui, se aproxima de zero no regime de concentração (0,32–0,65 correspondendo à temperatura de 4-300 K, respectivamente) e aumenta ainda mais em direção ao gap em massa de SnTe. Portanto, as ligas de telureto de chumbo-estanho têm lacunas de banda mais estreitas do que suas contrapartes de ponto final, tornando o telureto de chumbo-estanho um candidato ideal para aplicações optoeletrônicas de infravermelho médio de 3-14 µm.
Propriedades
O telureto de chumbo-estanho é um semicondutor do tipo p a 300 K. A concentração do orifício aumenta à medida que o conteúdo de estanho aumenta, resultando em um aumento na condutividade elétrica . Para a faixa de composição x = 0 a 0,1, a condutividade elétrica diminui com o aumento da temperatura até 500 K e aumenta além de 500 K. Para a faixa de composição, x ≥ 0,25, a condutividade elétrica diminui com o aumento da temperatura.
O coeficiente de Seebeck de Pb 1 − x Sn x Te diminui com o aumento do conteúdo de Sn a 300 K.
Para a composição x> 0,25, a condutividade térmica de Pb 1 − x Sn x Te aumenta com o aumento no conteúdo de Sn. Os valores de condutividade térmica diminuem com o aumento da temperatura em toda a faixa de composição, x> 0.
Para Pb 1 − x Sn x Te, a temperatura ótima correspondente ao fator de potência termoelétrica máximo aumenta com o aumento da composição x. A liga pseudo binária de telureto de chumbo-estanho atua como um material termoelétrico na faixa de temperatura de 400–700 K.
O telureto de chumbo-estanho tem um coeficiente de temperatura positivo , isto é, para uma determinada composição x, o gap aumenta com a temperatura. Portanto, a estabilidade da temperatura deve ser mantida durante o trabalho com laser à base de telureto de chumbo-estanho . No entanto, a vantagem é que o comprimento de onda operacional do laser pode ser simplesmente ajustado variando-se a temperatura operacional.
O coeficiente de absorção óptica do telureto de chumbo-estanho é tipicamente ~ 750 cm -1 em comparação com ~ 50 cm -1 para os semicondutores extrínsecos, como silício dopado. O valor de coeficiente óptico mais alto não apenas garante maior sensibilidade, mas também reduz o espaçamento necessário entre os elementos detectores individuais para evitar diafonia óptica, tornando a tecnologia de circuito integrado facilmente acessível.
Aplicativo
Devido ao intervalo de banda estreita ajustável e à temperatura operacional relativamente mais alta do telureto de chumbo-estanho em comparação com o telureto de cádmio e mercúrio, ele tem sido um material preferido para aplicações comerciais em fontes de infravermelho, filtros de passagem de banda e detectores de infravermelho . Ele encontrou aplicações como dispositivos fotovoltaicos para detecção de radiação em janela de 8-14 μm.
Os lasers de diodo monocristalino Pb 1 − x Sn x Te têm sido empregados para a detecção de poluentes gasosos como o dióxido de enxofre .
Teluretos de chumbo-estanho têm sido usados em dispositivos termoelétricos.