Seleniuro de zinc

Compuesto químico

El seleniuro de cinc es un compuesto inorgánico con la fórmula ZnSe. Es un sólido de color amarillo limón, aunque la mayoría de las muestras tienen un color más apagado debido a los efectos de la oxidación. Es un semiconductor intrínseco con una banda prohibida de aproximadamente 2,70  eV a 25 °C (77 °F), equivalente a una longitud de onda de 459 nm. El ZnSe se presenta como el raro mineral stilleíta , llamado así en honor a Hans Stille .

Síntesis y propiedades

El ZnSe está disponible en polimorfos hexagonales ( wurtzita ) y cúbicos ( zinblenda ) . En ambos casos, los sitios Zn ²⁺ y Se ^{2− son tetraédricos. La diferencia en las estructuras está relacionada con los motivos} de empaquetamiento compacto , hexagonales frente a cúbicos.

El ZnSe cúbico se produce mediante el tratamiento de una solución acuosa de sulfato de zinc con seleniuro de hidrógeno : ^[1]

ZnSO ₄ + H ₂ Se → ZnSe + H ₂ SO ₄

Calentando la forma cúbica se obtiene ZnSe hexagonal.

Una síntesis alternativa implica calentar una mezcla de óxido de zinc , sulfuro de zinc y selenio:

2 ZnO + ZnS + 3 Se → 3 ZnSe + SO ₂

Se trata de un semiconductor de banda ancha del grupo de semiconductores II-VI (ya que el cinc y el selenio pertenecen a los grupos 12 y 16 de la tabla periódica , respectivamente). El material puede ser dopado con elementos halógenos , por ejemplo, de tipo n . El dopado con elementos halógenos es más difícil, pero se puede lograr introduciendo galio .

Aplicaciones

• El ZnSe se utiliza para formar diodos emisores de luz II-VI y láseres de diodos . Emite luz azul. ^{[2] [ dudoso – discutir ]}
• El ZnSe dopado con cromo ( ZnSe:Cr ) se ha utilizado como medio de ganancia de láser infrarrojo que emite a aproximadamente 2,4  μm . ^[3]
• Se utiliza como material óptico infrarrojo con un rango de longitud de onda de transmisión notablemente amplio (0,45 μm a 21,5 μm ^[4] ). El índice de refracción es de aproximadamente 2,67 a 550 nm (verde) y de aproximadamente 2,40 a 10,6 μm ( LWIR ). De manera similar al sulfuro de cinc , el ZnSe se produce como láminas microcristalinas mediante síntesis a partir de gas seleniuro de hidrógeno y vapor de cinc . Otro método de producción es un crecimiento a partir de la masa fundida bajo una presión excesiva de gas inerte (normalmente Ar ). ^[5] Cuando está libre de absorción e inclusiones, es ideal para la óptica láser de CO2 a una longitud de onda de 10,6 μm. Por tanto, es un material IR muy importante. En la vida diaria, se puede encontrar como la óptica de entrada en la nueva gama de termómetros clínicos "intraauriculares" , que se ve como una pequeña ventana amarilla. El seleniuro de cinc puede reaccionar lentamente con la humedad atmosférica si se pule mal, pero esto no suele ser un problema grave. Excepto cuando se utilizan ópticas en espectroscopia o en el ángulo de Brewster , generalmente se emplean recubrimientos ópticos antirreflejos o de división del haz .
• El ZnSe activado con telurio ( ZnSe(Te) ) es un centelleador con un pico de emisión a 640 nm, adecuado para su uso con fotodiodos . Se utiliza en detectores de rayos X y rayos gamma . Los centelleadores de ZnSe son significativamente diferentes de los de ZnS .

Reacciones

ZnSe es insoluble en agua, pero se disuelve en ácido clorhídrico concentrado .

Se puede depositar como una película delgada mediante técnicas de deposición química de vapor, incluidas MOVPE y evaporación al vacío.

Referencias

1. F. Wagenknecht; R. Juza (1963). "Seleniuro de cinc (II)". En G. Brauer (ed.). Manual de química inorgánica preparativa, 2.ª edición . Vol. 2 páginas = 1078. Nueva York, NY: Academic Press.
2. Sahbudin, Reino Unido; Wahid, MHA; Poopalan, P.; Hambali, NAMA; Shahimin, MM; Ariffin, SN; Saidi, NNA; Ramli, MM (2016). "Eficiencia cuántica y caracterización de la emisión de diodos emisores de luz ZnSe". Matec Web of Conferences . 78 : 01114. doi :10.1051/matecconf/20167801114.
3. Niveles de excitación de Cr ²⁺ en ZnSe y ZnS, G. Grebe, G. Roussos y H.-J. Schulz, J. Phys. C: Solid State Phys. vol. 9 págs. 4511-4516 (1976) doi :10.1088/0022-3719/9/24/020
4. https://web.archive.org/web/20190422005411/http://www.kayelaby.npl.co.uk/general_physics/2_5/2_5_8.html Kaye y Laby en línea en NPL a través de archive.org
5. "Instituto de Cristales Individuales - Materiales y Productos - AIIBVI - Elementos Ópticos Pasivos para Láseres". iscrystals.com . Consultado el 28 de diciembre de 2016 .

Enlaces externos

• Datos ópticos coherentes Datos ópticos y más
• Datos ópticos del Laboratorio de Infrarrojos Multicapa de la Universidad de Reading