Теллурид германия
 Элементарная ячейка теллурида германия. | |
| Идентификаторы | |
|---|---|
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.031.538 |
ПабХим CID | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| GeTe | |
| Молярная масса | 200.21 g/mol |
| Появление | твердый |
| Плотность | 6,14 г/см 3 |
| Температура плавления | 725 ° C (1337 ° F; 998 К) |
| Запрещенная зона | 0,6 эВ [1] |
Показатель преломления ( n D ) | 5 |
| Структура | |
| Ромбоэдрический , hR6 | |
| Р3м, нет. 160 | |
а = 4,1719 Å, c = 10,710 Å [2] | |
Объем решетки ( В ) | 161 430 Å 3 |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | монооксид германия моносульфид германия Моноселенид германия |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Теллурид германия (GeTe) представляет собой химическое соединение германия и теллура и входит в состав халькогенидного стекла . Он демонстрирует полуметаллическую проводимость и сегнетоэлектрическое поведение. [3]
) структурах при комнатной температуре Теллурид германия существует в трех основных кристаллических формах: α-( ромбоэдрической ) и γ-( орторомбической и высокотемпературной β-фазе ( кубической , типа каменной соли); α-фаза является наиболее фазовой для чистого GeTe при температуре ниже сегнетоэлектрической температуры Кюри примерно 670 К (746 ° F; 397 ° C). [4] [5]
Легированный теллурид германия является низкотемпературным сверхпроводником. [6]
Фазовый переход
[ редактировать ]Твердый GeTe может переходить из аморфного в кристаллическое состояния. 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 в зависимости от качества пленки, состава GeTe и формирования центров зародышеобразования. [7] [8] Радикальные изменения свойств материала были использованы в приложениях для хранения данных. Фазовые переходы GeTe могут быть быстрыми, обратимыми и повторяемыми, с радикальными изменениями свойств, что делает GeTe многообещающим кандидатом в таких приложениях, как переключение радиочастот (RF) и переключение постоянного тока (DC). [8] Исследования механизмов, связывающих фазовый переход и радиочастотное (РЧ) переключение, продолжаются и имеют многообещающее будущее в оптимизации телекоммуникационных приложений. [8] Хотя оба твердых состояния могут существовать при комнатной температуре, переход требует специального процесса нагрева и охлаждения, известного как метод термического воздействия. [8] Для достижения аморфного состояния твердое вещество нагревают за пределы температуры плавления сильным импульсом тока за короткое время и быстро закаливают или охлаждают. Кристаллизация происходит при нагревании GeTe до температуры кристаллизации ниже температуры плавления с относительно более длинным и меньшим импульсом тока, а также при медленном процессе закалки с постепенным уменьшением тока. [8] Как прямой, так и косвенный нагрев может вызывать фазовые изменения. [8] Джоулев нагрев является распространенным методом прямого нагрева, а косвенный нагрев может быть осуществлен путем добавления отдельного слоя диэлектрического материала 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
[ редактировать ]Монокристаллические нанонити и наноспирали GeTe
[ редактировать ]Полупроводниковые нанопроволоки GeTe (NW) и наноспирали (NH) синтезируются методом паропереноса с использованием катализаторов наночастиц металлов. GeTe испарялся и переносился газообразным Ar при оптимальной температуре, давлении, времени и скорости потока газа к расположенному ниже месту сбора/выращивания (поверхность SiO 2 , покрытая наночастицами коллоидного золота). Высокая температура выше 500 °C приводит к образованию более толстых нанопроволок и кристаллических кусков. Au необходимо для роста NW и NH и может выступать в качестве металлического катализатора реакции. Этот метод дает NW и NH с соотношением Ge и Te 1:1. ННК, полученные этим методом, имеют средний диаметр около 65 нм и длину до 50 мкм. NHs имеют средний диаметр спирали 135 нм. [9]
Нанокристалл (размерно-квантовый эффект)
[ редактировать ]Описанный выше синтез не достиг размера, необходимого для проявления квантово-размерного эффекта. Наноструктуры, достигающие квантового режима, демонстрируют другой набор явлений, невидимых в более крупном масштабе, например, спонтанное полярное упорядочение и расщепление дифракционных пятен. Синтез нанокристаллов GeTe со средним размером 8, 17 и 100 нм осуществляется с использованием двухвалентного комплекса хлорида Ge(II) – 1,4-диоксана и бис[бис(триметилсилил)амино]Ge (II) и триоктилфосфин-теллура в растворителе типа как 1,2-дихлорбензол или фениловый эфир. Считалось, что кинетика восстановления Ge (II) определяет образование GeTe. Большая скорость восстановления Ge(II) может привести к увеличению скорости зарождения частиц, что приведет к уменьшению диаметра частиц. [10]
Приложения
[ редактировать ]Память
[ редактировать ]GeTe широко используется в энергонезависимых оптических хранилищах данных, таких как компакт-диски, DVD-диски и Blu-ray, и может заменить динамическую и флэш-память с произвольным доступом. В 1987 году Ямада и др. исследовали свойства GeTe и Sb 2 Te 3 с фазовым изменением для оптических накопителей. Короткое время кристаллизации, цикличность и высокий оптический контраст сделали этот материал лучшим выбором, чем Te 81 Ge 15 Sb 2 S 2 , который имеет медленное время перехода. [8]
РЧ-переключение
[ редактировать ]Высокий контраст удельного сопротивления между аморфным и кристаллическим состояниями и способность неоднократно обращать переход делают GeTe хорошим кандидатом для радиочастотного переключения. RF требует нанесения тонкого слоя пленки GeTe на поверхность подложки. Структура затравочного слоя, состав прекурсора, температура осаждения, давление, скорость потока газа, температура пузырьков прекурсора и подложки — все это играет роль в свойствах пленки. [8]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Р. Цу; и др. (1968). «Оптические и электрические свойства и зонная структура GeTe и SnTe». Физ. Преподобный . 172 (3): 779–788. Бибкод : 1968PhRv..172..779T . дои : 10.1103/PhysRev.172.779 .
- ^ Бауэр Перейра, Паула; Сергеев Илья; Горсс, Стефан; Его отец Джаярам; Мюллер, Экхард; Германн, Рафаэль П. (2013). «Динамика решетки и структура Ge Te , Sn Te и Pb Te ». Физика твердого тела Б. 250 (7): 1300–1307. Бибкод : 2013ПССБР.250.1300Б . дои : 10.1002/pssb.201248412 .
- ^ А.И. Лебедев; И.А. Случинская; В.Н. Демин; И. Х. Манро (1997). «Влияние примесей Se, Pb и Mn на сегнетоэлектрический фазовый переход в GeTe, изученный с помощью EXAFS» . Фазовые переходы . 60 (2): 67. дои : 10.1080/01411599708220051 . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 г. Проверено 20 мая 2006 г.
- ^ Э.И. Гиваргизов; А. М. Мельникова (2002). Рост кристаллов . Березовые домики. п. 12. ISBN 0-306-18121-5 .
- ^ Поли, Г.; Кокран, В.; Коули, Р.; Доллинг, Г. (1966). «Двуатомные сегнетоэлектрики». Письма о физических отзывах . 17 (14): 753. Бибкод : 1966PhRvL..17..753P . дои : 10.1103/PhysRevLett.17.753 .
- ^ Хейн, Р.; Гибсон, Дж.; Мазельский Р.; Миллер, Р.; Халм, Дж. (1964). «Сверхпроводимость в теллуриде германия». Письма о физических отзывах . 12 (12): 320. Бибкод : 1964PhRvL..12..320H . дои : 10.1103/PhysRevLett.12.320 .
- ^ Перейти обратно: а б А. Х. Гвин; Р.А. Коуту-младший (2015). Тегерани, Ферехтех Х; Смотри, Дэвид С.; Роджерс, Дэвид Дж. (ред.). «Электронный контроль фазового перехода теллурида германия (GeTe) для приложений электронной памяти» . Слушания . Материалы и устройства на основе оксидов VI. 9364 : 93640Г. дои : 10.1117/12.2079359 . S2CID 122243829 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж П. Маханта; М. Мунна; Р.А. Коуту-младший (2018). «Сравнение характеристик материалов с фазовым переходом и материалов с переходом металл-изолятор для приложений постоянного тока и радиочастотного переключения» . Технологии . 6 (2): 48. doi : 10.3390/technologies6020048 .
- ^ Д. Ю; Дж. Ву; Вопрос Гу; Х. Парк (2006). «Нанопроволоки и наноспирали теллурида германия с режимом переключения памяти». Дж. Ам. хим. Соц . 128 (25): 8148–9. дои : 10.1021/ja0625071 . ПМИД 16787074 .
- ^ Эм Джей Полкинг; Х. Чжэн; Р. Рамеш; АП Аливисатос (2011). «Контролируемый синтез и размерно-зависимая поляризационная доменная структура коллоидных нанокристаллов теллурида германия». Дж. Ам. хим. Соц . 133 (7): 2044–7. дои : 10.1021/ja108309s . ПМИД 21280629 .