手機(jī)掃碼訪問本站
微信咨詢
碲化鉍化學(xué)式Bi2Te3。用于半導(dǎo)體、電子冷凍和發(fā)電。狗、兔和鼠暴露在碲化鉍粉塵中有肺部反應(yīng)，體重增加，而血液中的血清和器官中的堿性磷酸酶的活性均未變化。美國規(guī)定大氣中的容許濃度為10mg/m3。近半個多世紀(jì)以來，科學(xué)家們已經(jīng)對熱電材料進(jìn)行了系統(tǒng)而廣泛的研究，其中，碲化鉍及其固溶體是研究的最早并且也是研究的最成熟的一種熱電材料。又由于碲化鉍具有這種優(yōu)異的物理性質(zhì)，因而廣大科學(xué)研究者對碲化鉍的研究從來沒有停止過。
碲化鉍的分子式是Bi2Te3，在常溫常壓下，是一種灰色的粉末，是空間群為的斜方晶系，其晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。
在圖中可以看出Bi2Te3為六面體層狀結(jié)構(gòu)，在豎直方向上，每一層是由5個原子組成，兩種原子依靠共價鍵連接在一起，并且按照Te1-Bi-Te2-Bi-Te1的順序依次排列。單晶的解理面垂直于c軸。其晶格常數(shù)為a=0.260nm，b=0.438nm，c=3.05nm。
Bi2Te3沿c面的熱電性能較好，垂直于c面方向性能較差，電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率表現(xiàn)出明顯的各向異性。圖是Bi-Te合金的相圖，
在圖中可以看出在熔點585℃附近，組分偏離化學(xué)計量配比，有微量Bi過剩，此時的實測密度(7.8587g·cm-3)略大于理論值(7.6828g·cm-3)。Bi2Te3的塞貝克系數(shù)、電導(dǎo)率以及熱導(dǎo)率等性質(zhì)都是溫度的函數(shù)，都會隨著溫度的變化而發(fā)生改變。在低于-196.56℃時，載流子散射主要受離化雜質(zhì)機(jī)制控制，與溫度基本無關(guān)；當(dāng)溫度高于-196.56℃時，載流子的散射能力隨著晶格振動的增強(qiáng)而增強(qiáng)，這使得Bi2Te3的電導(dǎo)率隨之而減小，當(dāng)溫度提升到127℃時的電導(dǎo)率降到了最低值。
當(dāng)溫度高于127℃時本征激發(fā)逐步變得顯著，隨著溫度的升高，電導(dǎo)率也逐漸增大。與之類似的是，塞貝克系數(shù)也是隨著溫度的升高呈先增后減小的趨勢，溫度不高時載流子的濃度變化很小，塞貝克系數(shù)增加主要來自散射的增加；當(dāng)溫度升高至本征激發(fā)的影響更大時，塞貝克系數(shù)開始減小。由于三聲子作用雖溫度的升高而增加，因此熱導(dǎo)率隨溫度升高而減小。
1.碲化鉍晶體的制備工藝
碲化鉍塊體材料可以用來加工成各種常用的器件，比較常用的制備方法有：區(qū)熔法、布里奇曼法(Bridgeman)、單晶提拉法、等離子活化燒結(jié)法和熱壓燒結(jié)法，制備單晶材料常使用區(qū)熔法、布里奇曼法和單晶提拉法，下面簡要介紹一下這三種方法。
1）區(qū)熔法：是利用多晶錠分區(qū)熔化和結(jié)晶來生長單晶體的方法。將棒狀多晶錠熔化一窄區(qū)，其余部分保持固態(tài)，然后使一熔區(qū)沿錠的長度方向移動，使整個晶錠的其余部分次熔化后又結(jié)晶。
2）布里奇曼法：是一種常用的晶體生長方法，又稱坩堝下降法。這種方法是在圓柱形的坩堝中放入晶體生長用的材料，緩慢的通過帶有溫度梯度的高頻爐或電阻爐，爐子的溫度應(yīng)該比晶體材料的熔點稍高即可。當(dāng)放有晶體材料的坩堝下降到爐子的加熱中心處時，材料開始熔化；當(dāng)坩堝繼續(xù)緩慢的下降時，越過爐子的加熱中心后，位于坩堝底部的位置溫度最先開始下降，當(dāng)溫度降低到晶體材料的熔點以下時，晶體材料開始結(jié)晶，直至坩堝完全冷卻，晶體也繼續(xù)結(jié)晶長大。這種方法主要適用于常見的離子化合物，如堿金屬、堿土金屬的鹵化物等。
3）提拉法：是丘克拉斯基在1917年發(fā)明的從熔體中提拉生長高質(zhì)量單晶的方法，因而又稱為丘克拉斯基法。這種方法是在坩堝中放入晶體材料。然后加熱坩堝，待晶體材料完全熔化后，利用提拉桿，將晶體材料從熔體中提拉出來，并且在合適的溫度控制下，使得在降溫期間提拉出來的籽晶不斷地進(jìn)行原子重新排列，從而生長出晶體。
2.碲化鉍納米線的制備方法
納米材料中最常見的是一維納米材料，而一維納米材料中最重要的形式就是納米線，納米線的主要尺度特征是材料的兩個維度處在1nm-100nm范圍內(nèi)的納米結(jié)構(gòu)。一維納米材料具有良好的物理和化學(xué)性質(zhì)，一直以來，有關(guān)納米材料的實驗和理論研究的熱點就放在了一維納米材料上，使得一維納米材料廣泛應(yīng)用在工程設(shè)計以及科研的各個方面，可以將一維納米材料用來連接納米電子器件，還可以將其直接加工成所需要的納米器件，所以在微型電子器件的開發(fā)與構(gòu)筑領(lǐng)域，一維納米材料有著無可替代的地位。
首先，利用一維納米材料對超順磁的抑制作用，可以將其制備成超高密度、超大容量的新型存儲器。其次，新型電子屏幕中也可以使用一維納米材料。另外，一維納米材料具有高韌性以及高強(qiáng)度，所以可以將納米線制備成這種耐沖擊的制品，如可以將納米線加工成原子力顯微鏡的掃描探針的針尖，使得探測的效果更好。而且，一維納米材料所具有獨特的三維尺度，使得其表體比很高，所以其在納米傳感器的研究應(yīng)用將會不斷的深入。
[1] 化學(xué)詞典
[2] 碲化鉍及硫化鉍與抗生素協(xié)同抗耐藥菌作用研究