Селенид галлия(II)
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Селенид галлия | |
| Другие имена Моноселенид галлия | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.031.523 |
ПабХим CID | |
| Характеристики | |
| GaSe | |
| Молярная масса | 148.69 g/mol |
| Появление | коричневый твердый |
| Плотность | 5,03 г/см 3 |
| Температура плавления | 960 ° C (1760 ° F; 1230 К) |
| Запрещенная зона | 2,1 эВ ( косвенный ) |
Показатель преломления ( n D ) | 2.6 |
| Структура | |
| шестиугольный, л.с.8 | |
| Р6 3 /ммц, №194 | |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Оксид галлия(II) , Сульфид галлия(II) , Теллурид галлия(II) |
Другие катионы | Селенид цинка(II) , Моноселенид германия , Моноселенид индия |
Родственные соединения | Селенид галлия(III) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Селенид галлия(II) ( Ga Se ) представляет собой химическое соединение . Он имеет гексагональную слоистую структуру, аналогичную структуре GaS . [1] Это фотопроводник, [2] кристалл генерации второй гармоники в нелинейной оптике , [3] и использовался в качестве материала для преобразования дальнего инфракрасного диапазона. [4] на частоте 14–31 ТГц и выше. [5]
Использование
[ редактировать ]Говорят, что у него есть потенциал для оптических приложений. [6] но использование этого потенциала было ограничено способностью легко выращивать монокристаллы. [7] Кристаллы селенида галлия представляют большие перспективы в качестве нелинейного оптического материала и фотопроводника . Нелинейные оптические материалы используются для преобразования частоты лазерного света . Преобразование частоты включает в себя сдвиг длины волны монохроматического источника света, обычно лазерного света, в сторону более высокой или более низкой длины волны света, которую невозможно получить из обычного лазерного источника.
Существует несколько методов преобразования частоты с использованием нелинейных оптических материалов . Генерация второй гармоники приводит к удвоению частоты инфракрасных углекислотных лазеров . При оптической параметрической генерации длина волны света удваивается. ближнего инфракрасного диапазона Твердотельные лазеры обычно используются для оптической параметрической генерации. [8]
Одна из первоначальных проблем с использованием селенида галлия в оптике заключается в том, что он легко ломается по линиям спайности и, следовательно, его трудно разрезать для практического применения. Однако было обнаружено, что легирование кристаллов индием значительно повышает их структурную прочность и делает их применение значительно более практичным. [7] Однако остаются трудности с выращиванием кристаллов, которые необходимо преодолеть, прежде чем кристаллы селенида галлия смогут найти более широкое применение в оптике.
Одиночные слои селенида галлия представляют собой динамически стабильные двумерные полупроводники, в которых валентная зона имеет форму перевернутой мексиканской шляпы, что приводит к переходу Лифшица при увеличении легирования дырок. [9]
Интеграции селенида галлия в электронные устройства препятствует его чувствительность к воздуху. Было разработано несколько подходов для инкапсуляции моно- и нескольких слоев GaSe, что приводит к улучшению химической стабильности и электронной подвижности. [10] [11] [12]
Синтез
[ редактировать ]Синтез наночастиц GaSe осуществляется реакцией GaMe 3 с триоктилфосфинселеном (TOPSe) в высокотемпературном растворе триоктилфосфина (TOP) и триоктилфосфиноксида (TOPO). [13]
- GaMe 3 + P[(CH 2 ) 7 CH 3 ] 3 Se → GaSe
Раствор 15 г ТОРО и 5 мл ТОР нагревают до 150°C в течение ночи в атмосфере азота, удаляя воду, которая может присутствовать в исходном растворе ТОР. Этот первоначальный раствор ТОР подвергают вакуумной перегонке при давлении 0,75 Торр, при этом температура фракции составляет от 204°С до 235°С. Затем добавляют раствор TOPSe (12,5 мл TOP с 1,579 г TOPSe) и реакционную смесь TOPO/TOP/TOPSe нагревают до 278°C. GaMe 3 Затем вводят (0,8 мл), растворенный в 7,5 мл дистиллированного ТОР. После инъекции температура падает до 254 °C, а затем через 10 минут стабилизируется в диапазоне 266–268 °C. Затем начинают формироваться наночастицы GaSe, которые можно обнаружить по плечу в спектре оптического поглощения в диапазоне 400–450 нм. После появления этого плеча реакционную смесь оставляют охлаждаться до комнатной температуры, чтобы предотвратить дальнейшую реакцию. После синтеза и охлаждения реакционный сосуд открывают и экстрагируют раствор наночастиц GaSe добавлением метанола . Распределение наночастиц между полярной (метанол) и неполярной (ТОР) фазами зависит от условий эксперимента. Если смесь очень сухая, наночастицы переходят в фазу метанола. Однако если наночастицы подвергаются воздействию воздуха или воды, частицы становятся незаряженными и разделяются на неполярную TOP-фазу. [13]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Ричард Х. Бубе; Эдвард Л. Линд (1959). «Фотопроводимость кристаллов селенида галлия». Физ. Откр. 115 (5): 1159–1164. Бибкод : 1959PhRv..115.1159B . дои : 10.1103/PhysRev.115.1159 .
- ^ Дж. М. Ауэрхаммер; Э. Р. Элиэль (1996). «Удвоение частоты среднего инфракрасного излучения в селениде галлия». Опция Летт. 21 (11): 773–775. Бибкод : 1996OptL...21..773A . дои : 10.1364/OL.21.000773 . ПМИД 19876154 .
- ^ Н. Б. Сингх; Д.Р. Зуре; В. Балакришна; М. Марабл*; Р. Мейер*; Н. Фернелиус; Ф. К. Хопкинс; Д. Зельмон (1998). «Материалы для преобразования дальнего инфракрасного диапазона: селенид галлия для применения в области преобразования дальнего инфракрасного диапазона». Прогресс в выращивании кристаллов и характеристике материалов . 37 (1): 47–102. дои : 10.1016/S0960-8974(98)00013-8 .
- ^ Кюблер, К.; и др. (2005). Кобаяши, Такаяоши; Окада, Тадаши; Кобаяши, Тетсуро; и др. (ред.). Сверхширокополосное обнаружение переходных процессов поля с частотой несколько ТГц с помощью электрооптических датчиков GaSe (PDF) . Серия Спрингера по химической физике. Том. 79. дои : 10.1007/b138761 . ISBN 3-540-24110-8 .
- ^ Лиска, П.; Тампи, К.; Грацель, М.; Бремо, Д.; Рудманн, Д.; Упадхьяя, Х. (2006). «Тандем нанокристаллических, сенсибилизированных красителем солнечных элементов и тонких пленок селенида меди, индия, галлия, демонстрирующий эффективность преобразования более 15%». Письма по прикладной физике . 88 (20): 203103. Бибкод : 2006ApPhL..88t3103L . дои : 10.1063/1.2203965 .
- ^ Перейти обратно: а б В.Г. Воеводин; и др. (2004). «Крупные монокристаллы селенида галлия: выращивание, легирование In и характеристика». Оптические материалы . 26 (4): 495–499. Бибкод : 2004OptMa..26..495V . дои : 10.1016/j.optmat.2003.09.014 .
- ^ Б. Сингх; и др. (1998). «Материалы для преобразования дальнего инфракрасного диапазона: селенид галлия для применения в области преобразования дальнего инфракрасного диапазона». Прогресс в выращивании кристаллов и характеристике материалов . 37 : 47. дои : 10.1016/S0960-8974(98)00013-8 .
- ^ В. Золёми; Н. Д. Драммонд; В.И. Фалько (2013). «Зонная структура и оптические переходы в атомных слоях гексагональных халькогенидов галлия». Физ. Преподобный Б. 87 (19): 195403. arXiv : 1302.6067 . Бибкод : 2013PhRvB..87s5403Z . дои : 10.1103/PhysRevB.87.195403 . S2CID 59569448 .
- ^ Арора, Химани; Юнг, Ёнхун; Венанци, Томмазо; Ватанабэ, Кендзи; Танигучи, Такаши; Хюбнер, Рене; Шнайдер, Харальд; Хельм, Манфред; Хоун, Джеймс С.; Эрбе, Артур (20 ноября 2019 г.). «Эффективная пассивация гексагональным нитридом бора малослойных InSe и GaSe для улучшения их электронных и оптических свойств» . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 11 (46): 43480–43487. дои : 10.1021/acsami.9b13442 . hdl : 11573/1555190 . ISSN 1944-8244 . ПМИД 31651146 . S2CID 204884014 .
- ^ Арора, Химани; Эрбе, Артур (2021). «Последние достижения в области контактной, мобильности и герметизации InSe и GaSe» . Инфомат . 3 (6): 662–693. дои : 10.1002/inf2.12160 . ISSN 2567-3165 .
- ^ Арора, Химани (2020). «Перенос заряда в двумерных материалах и их электронные приложения» (PDF) . Докторская диссертация . Проверено 1 июля 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Чикан, В.; Келли, Д. (2002). «Синтез высоколюминесцентных наночастиц». Нано-буквы . 2 (2): 141. Бибкод : 2002NanoL...2..141C . дои : 10.1021/nl015641m .