Теллурид кадмия

Теллурид кадмия
Имена
	Другие имена Иртран-6
Идентификаторы
Номер CAS	1306-25-8 ;
3D model ( JSmol )	мономер: Интерактивное изображение ; кристаллическая форма: Интерактивное изображение ;
ХимическийПаук	82622 ;
Информационная карта ECHA	100.013.773
Номер ЕС	215-149-9 ;
ПабХим CID	91501 ;
номер РТЭКС	ЕВ3330000 ;
НЕКОТОРЫЙ	СТГ188WO13 ;
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID0030950 ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	Кд Те
Молярная масса	240.01 g/mol
Плотность	5,85 г·см −3
Температура плавления	1041 ° C (1906 ° F; 1314 К)
Точка кипения	1050 ° C (1920 ° F; 1320 К)
Растворимость в воде	нерастворимый
Растворимость в других растворителях	нерастворимый
Запрещенная зона	1,5 эВ (@300 К, прямой)
Теплопроводность	6,2 Вт·м/м 2 ·К и 293 К
Показатель преломления ( n D )	2,67 (@10 мкм)
Структура
Кристаллическая структура	Цинковая обманка
Космическая группа	Ф 4 3м
Постоянная решетки	а = 0,648 нм
Термохимия
Теплоемкость ( С )	210 Дж/кг·К при 293 К
Опасности
	СГС Маркировка :
Пиктограммы
Сигнальное слово	Предупреждение
Заявления об опасности	Х302 , Х312 , Х332 , Х410 , Х411
Меры предосторожности	P261 , P264 , P270 , P271 , P273 , P280 , P301+P312 , P302+P352 , P304+P312 , P304+P340 , P312 , P322 , P330 , P363 , P391 , P501
	NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
МЕХ (Допускается)	[1910.1027] СВВ 0,005 мг/м 3 (как компакт-диск)
РЕЛ (рекомендуется)	Что
IDLH (Непосредственная опасность)	Са [9 мг/м 3 (как компакт-диск)]
Родственные соединения
Другие анионы	Оксид кадмия ; Сульфид кадмия ; Селенид кадмия
Другие катионы	Теллурид цинка ; Теллурид ртути
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

Теллурид кадмия (CdTe) представляет собой стабильное кристаллическое соединение, образованное из кадмия и теллура . В основном он используется в качестве полупроводникового материала в фотоэлектрических элементах из теллурида кадмия и в инфракрасных оптических окнах . Обычно его помещают в прослойку из сульфида кадмия , чтобы сформировать с p-n-переходом солнечный фотоэлемент .

Приложения

CdTe используется для изготовления тонкопленочных солнечных элементов , что составляет около 8% всех солнечных элементов, установленных в 2011 году. ^[4] Они являются одними из самых дешевых типов солнечных элементов. ^[5] хотя сравнение общей стоимости установки зависит от размера установки и многих других факторов и быстро меняется из года в год. На рынке солнечных батарей CdTe доминирует компания First Solar . около 2 ГВт _{солнечных элементов CdTe;} В 2011 году было произведено ^[4] Для получения более подробной информации и обсуждения см. фотогальванику из теллурида кадмия .

CdTe можно легировать ртутью , чтобы получить универсальный материал для инфракрасных детекторов ( HgCdTe ). CdTe, легированный небольшим количеством цинка, является отличным твердотельным детектором рентгеновских и гамма-лучей ( CdZnTe ).

CdTe используется в качестве инфракрасного оптического материала для оптических окон и линз и, как доказано, обеспечивает хорошие характеристики в широком диапазоне температур. ^[6] Ранняя форма CdTe для использования в ИК-излучении продавалась под торговой маркой Irtran-6 , но она устарела.

CdTe также применяется для электрооптических модуляторов . Он имеет наибольший электрооптический коэффициент линейного электрооптического эффекта среди кристаллов соединений II-VI (r ₄₁ =r ₅₂ =r ₆₃ =6,8×10 ⁻¹² m/V).

CdTe, легированный хлором, используется в качестве детектора рентгеновского излучения, гамма-лучей, бета-частиц и альфа-частиц . CdTe может работать при комнатной температуре, что позволяет создавать компактные детекторы для широкого спектра применений в ядерной спектроскопии. ^[7] Свойства, которые делают CdTe превосходным для реализации высокопроизводительных детекторов гамма- и рентгеновского излучения, - это высокий атомный номер, большая запрещенная зона и высокая подвижность электронов ~ 1100 см-1. ²/В·с, что приводит к высокому собственному произведению µτ (мобильность-время жизни) и, следовательно, к высокой степени сбора заряда и превосходному спектральному разрешению. ^[8] Из-за плохих зарядопереносных свойств дырок ~100 см ²/V·s, геометрия детектора с одной несущей используется для получения спектроскопии высокого разрешения; к ним относятся копланарные сетки, детекторы с воротником Фриша и детекторы небольших пикселей .

Физические свойства

Коэффициент теплового расширения : 5,9×10 ⁻⁶/К и 293 К ^[9]
Модуль Юнга : 52 ГПа.
Коэффициент Пуассона : 0,41

Оптические и электронные свойства

Объемный CdTe прозрачен в инфракрасном диапазоне , начиная с энергии запрещенной зоны, близкой к его (1,5 эВ при 300 К, ^[10] что соответствует длине волны инфракрасного излучения около 830 нм) до длин волн более 20 мкм; соответственно, CdTe флуоресцирует при 790 нм. Поскольку размер кристаллов CdTe уменьшается до нескольких нанометров или меньше, превращая их в квантовые точки CdTe , пик флуоресценции смещается из видимого диапазона в ультрафиолет.

Химические свойства

CdTe нерастворим в воде. ^[11] CdTe имеет высокую температуру плавления 1041 ° C (1906 ° F), а испарение начинается при 1050 ° C (1920 ° F). ^[12] CdTe имеет нулевое давление пара при температуре окружающей среды. CdTe более стабилен, чем его исходные соединения кадмий и теллур и большинство других соединений Cd, из-за его высокой температуры плавления и нерастворимости. ^[13]

Теллурид кадмия коммерчески доступен в виде порошка или кристаллов. Его можно превратить в нанокристаллы.

Токсикологическая оценка

Соединение CdTe имеет другие свойства, чем два элемента, кадмий и теллур, взятые по отдельности. CdTe имеет низкую острую ингаляционную, пероральную и водную токсичность и дает отрицательный результат в тесте Эймса на мутагенность. (ECHA) об этих результатах На основании уведомления Европейского химического агентства CdTe больше не классифицируется как вредный при проглатывании или как вредный при контакте с кожей, а классификация токсичности для водных организмов была снижена. ^[14] После правильного и надежного захвата и инкапсуляции CdTe, используемый в производственных процессах, может стать безвредным. Текущие модули CdTe проходят тест на процедуру выщелачивания характеристик токсичности Агентства по охране окружающей среды США (TCLP), предназначенный для оценки возможности долгосрочного выщелачивания продуктов, выбрасываемых на свалки. ^[15]

Документ, размещенный Национальными институтами здравоохранения США. ^[16] от 2003 года сообщает, что:

Брукхейвенская национальная лаборатория (BNL) и Министерство энергетики США (DOE)номинирование теллурида кадмия (CdTe) для включения в Национальную программу токсикологии (NTP). Эту номинацию решительно поддерживают Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) и First Solar Inc. Материал имеет потенциал для широкого применения в производстве фотоэлектрической энергии, что потребует обширных человеческих интерфейсов. Следовательно, мы считаем необходимым провести окончательное токсикологическое исследование последствий длительного воздействия CdTe.

Согласно классификации, предоставленной компаниями Европейскому химическому агентству (ECHA) при регистрации REACH, он по-прежнему вреден для водной флоры и фауны с долгосрочными последствиями.

Кроме того, классификация, предоставленная компаниями в уведомлениях ECHA, классифицирует его как очень токсичное для водной флоры и фауны с долгосрочными последствиями, очень токсичное для водной флоры и фауны, вредное при вдыхании или проглатывании и вредное при контакте с кожей. ^[17]

Доступность

В настоящее время цены на сырье кадмий и теллур составляют незначительную долю стоимости солнечных элементов CdTe и других устройств CdTe. Однако теллур - относительно редкий элемент (1–5 частей на миллиард в земной коре; см. Распространенность элементов (страница данных) ). Благодаря повышению эффективности использования материалов и расширению систем переработки фотоэлектрических модулей, фотоэлектрическая промышленность CdTe имеет потенциал к 2038 году полностью полагаться на теллур из переработанных модулей с истекшим сроком эксплуатации. ^[18] Для получения дополнительной информации см. Фотогальваника из теллурида кадмия . Другое исследование показывает, что переработка фотоэлектрических систем CdTe добавит значительный вторичный ресурс Te, что в сочетании с улучшенным использованием материалов позволит достичь совокупной мощности около 2 ТВт к 2050 году и 10 ТВт к концу века. ^[19]

См. также

Ссылки

^ Питер Кэппер (1994). Свойства узкощелевых соединений на основе кадмия . ИЭПП. стр. 39–. ISBN 978-0-85296-880-2 . Проверено 1 июня 2012 года .
^ «Номинация теллурида кадмия в Национальную программу токсикологии» (PDF) . Министерство здравоохранения и социальных служб США . Проверено 11 апреля 2003 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0087» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
^ Jump up to: ^а ^б «Отчет по фотогальванике» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 ноября 2012 г.
^ "Введение". Халькогенидные фотовольтаики . 2011. стр. 1–8. дои : 10.1002/9783527633708.ch1 . ISBN 9783527633708 .
^ «Теллурид кадмия» .
^ П. Кэппер (1994). Свойства узкощелевых соединений на основе кадмия . Лондон, Великобритания: INSPEC, IEE. ISBN 978-0-85296-880-2 .
^ Вил, MC; Каллиопушка, Дж.; Похйонен, Х.; Андерссон, Х.; Ненонен, С.; Продавец, П.; Уилсон, доктор медицины (2012). «Характеристика пиксельных детекторов M-π-n CdTe, связанных с чипом считывания HEXITEC» . Журнал приборостроения . 7 (1): C01035. Бибкод : 2012JInst...7C1035V . дои : 10.1088/1748-0221/7/01/C01035 .
^ Палмер, Д.В. (март 2008 г.). «Свойства полупроводников II-VI» . Полупроводники-Информация.
^ Фонталь, Г.; и др. (2000). «Температурная зависимость энергии запрещенной зоны кристаллического CdTe». Дж. Физ. хим. Твердые тела . 61 (4): 579–583. Бибкод : 2000JPCS...61..579F . дои : 10.1016/s0022-3697(99)00254-1 .
^ Растворимость ниже 0,1 мг/л, что соответствует классификации нерастворимых веществ - ссылка «Регистрация веществ ECHA» [1]. Архивировано 13 декабря 2013 г. на archive.today.
^ «Теллурид кадмия» . Архивировано из оригинала 13 декабря 2013 г. Проверено 13 декабря 2013 г.
^ С. Качмар (2011). «Оценка сквозного подхода к токсичности CdTe для фотоэлектрических элементов CdTe» (PDF) . ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ «Научный комментарий Фраунгофера к оценке жизненного цикла [ sic ] фотогальваники CdTe» . Центр кремниевой фотоэлектрической энергии Фраунгофера CSP. Архивировано из оригинала 13 декабря 2013 г.
^ В. Фтенакис; К. Цвайбель (2003). «CdTe PV: реальные и предполагаемые риски для окружающей среды, безопасности и охраны труда» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии.
^ Номинация теллурида кадмия в Национальную программу токсикологии (PDF) (Отчет). Министерство здравоохранения и социальных служб США. 11 апреля 2003 г.
^ «Теллурид кадмия - Краткая характеристика - ECHA» . Европейское химическое агентство. 2020.
^ М. Марведе; А. Реллер (2012). «Будущие потоки переработки теллура из фотоэлектрических отходов теллурида кадмия» (PDF) . Ресурсы, сохранение и переработка . 69 : 35–49. doi : 10.1016/j.resconrec.2012.09.003 .
^ Фтенакис, В.М. (2012). «Показатели устойчивости для расширения тонкопленочных фотоэлектрических систем до уровня тераватт» . Вестник МРС . 37 (4): 425–430. дои : 10.1557/мр.2012.50 .

Внешние ссылки

Страница CdTe на сайте Института физики твердого тела РАН (html)
Оптические свойства , Университет Рединга, Лаборатория инфракрасных многослойных систем
CdTe: монокристаллы, выращенные методами HPVB и HPVZM; окна, подложки, электрооптические модуляторы. Инфракрасный спектр пропускания. Паспорт безопасности.
Национальный реестр загрязнителей – кадмий и его соединения
Паспорт безопасности на сайте ISP optics.com (документ)
MDSD на espimetals.com (pdf)
Паспорт безопасности материала на веб-сайте ISP Optics (документ MS Word)

[Capper1994-1] Питер Кэппер (1994). Свойства узкощелевых соединений на основе кадмия . ИЭПП. стр. 39–. ISBN 978-0-85296-880-2 . Проверено 1 июня 2012 года .

[2] «Номинация теллурида кадмия в Национальную программу токсикологии» (PDF) . Министерство здравоохранения и социальных служб США . Проверено 11 апреля 2003 г.

[PGCH-3] Jump up to: ^а ^б ^с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0087» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).

[Fraunhofer_Institute-4] Jump up to: ^а ^б «Отчет по фотогальванике» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 ноября 2012 г.

[5] "Введение". Халькогенидные фотовольтаики . 2011. стр. 1–8. дои : 10.1002/9783527633708.ch1 . ISBN 9783527633708 .

[University_of_Reading-6] «Теллурид кадмия» .

[7] П. Кэппер (1994). Свойства узкощелевых соединений на основе кадмия . Лондон, Великобритания: INSPEC, IEE. ISBN 978-0-85296-880-2 .

[8] Вил, MC; Каллиопушка, Дж.; Похйонен, Х.; Андерссон, Х.; Ненонен, С.; Продавец, П.; Уилсон, доктор медицины (2012). «Характеристика пиксельных детекторов M-π-n CdTe, связанных с чипом считывания HEXITEC» . Журнал приборостроения . 7 (1): C01035. Бибкод : 2012JInst...7C1035V . дои : 10.1088/1748-0221/7/01/C01035 .

[9] Палмер, Д.В. (март 2008 г.). «Свойства полупроводников II-VI» . Полупроводники-Информация.

[10] Фонталь, Г.; и др. (2000). «Температурная зависимость энергии запрещенной зоны кристаллического CdTe». Дж. Физ. хим. Твердые тела . 61 (4): 579–583. Бибкод : 2000JPCS...61..579F . дои : 10.1016/s0022-3697(99)00254-1 .

[foot11-11] Растворимость ниже 0,1 мг/л, что соответствует классификации нерастворимых веществ - ссылка «Регистрация веществ ECHA» [1]. Архивировано 13 декабря 2013 г. на archive.today.

[ECHA_Substance_Registration-12] «Теллурид кадмия» . Архивировано из оригинала 13 декабря 2013 г. Проверено 13 декабря 2013 г.

[13] С. Качмар (2011). «Оценка сквозного подхода к токсичности CdTe для фотоэлектрических элементов CdTe» (PDF) . ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[14] «Научный комментарий Фраунгофера к оценке жизненного цикла [ sic ] фотогальваники CdTe» . Центр кремниевой фотоэлектрической энергии Фраунгофера CSP. Архивировано из оригинала 13 декабря 2013 г.

[15] В. Фтенакис; К. Цвайбель (2003). «CdTe PV: реальные и предполагаемые риски для окружающей среды, безопасности и охраны труда» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии.

[r1-16] Номинация теллурида кадмия в Национальную программу токсикологии (PDF) (Отчет). Министерство здравоохранения и социальных служб США. 11 апреля 2003 г.

[17] «Теллурид кадмия - Краткая характеристика - ECHA» . Европейское химическое агентство. 2020.

[18] М. Марведе; А. Реллер (2012). «Будущие потоки переработки теллура из фотоэлектрических отходов теллурида кадмия» (PDF) . Ресурсы, сохранение и переработка . 69 : 35–49. doi : 10.1016/j.resconrec.2012.09.003 .

[19] Фтенакис, В.М. (2012). «Показатели устойчивости для расширения тонкопленочных фотоэлектрических систем до уровня тераватт» . Вестник МРС . 37 (4): 425–430. дои : 10.1557/мр.2012.50 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

v т и Соединения кадмия
Cadmium(I)	Cd₂(AlCl₄)₂
Cadmium(II)	Cd(BF₄)₂ CdF₂ CdCl₂ CdBr₂ CdI₂ Cd(CN)₂ CdH₂ CdO CdS CdSe CdTe Cd(OH)₂ Cd₃N₂ Cd(NO₃)₂ CdSO₄ CdSeO₄ CdCrO₄ CdWO₄ CdTeO₃ Cd(C₃H₅O₃)₂ Cd₃As₂ Cd₃P₂ CsCdCl₃ CsCdBr₃ Cd(CH₃CO₂)₂ Cd(O₂CC₁₇H₃₅)₂