Telururo de plomo

Compuesto químico

Celda unitaria de PbTe

El telururo de plomo es un compuesto de plomo y telurio (PbTe). Cristaliza en la estructura cristalina de NaCl con átomos de Pb ocupando el catión y Te formando la red aniónica. Es un semiconductor de banda estrecha con una brecha de banda de 0,32 eV. ^[4] Se encuentra en la naturaleza como el mineral altaíta .

Propiedades

• Constante dieléctrica ~1000.
• Masa efectiva del electrón ~ 0,01 m e
• Movilidad del hueco, μ _p = 600 cm ²  V ⁻¹  s ⁻¹ (0 K); 4000 cm ²  V ⁻¹  s ⁻¹ (300 K)

Aplicaciones

El PbTe ha demostrado ser un material termoeléctrico intermedio muy importante . El rendimiento de los materiales termoeléctricos se puede evaluar mediante la figura de mérito, , en la que es el coeficiente de Seebeck , es la conductividad eléctrica y es la conductividad térmica . Para mejorar el rendimiento termoeléctrico de los materiales, es necesario maximizar el factor de potencia ( ) y minimizar la conductividad térmica. ^[5] ${\displaystyle ZT=S^{2}\sigma T/\kappa }$ ${\displaystyle S}$ ${\displaystyle \sigma }$ ${\displaystyle \kappa }$ ${\displaystyle S^{2}\sigma }$

El sistema PbTe se puede optimizar para aplicaciones de generación de energía mejorando el factor de potencia a través de la ingeniería de bandas. Se puede dopar tanto de tipo n como de tipo p con dopantes apropiados. Los halógenos se utilizan a menudo como agentes dopantes de tipo n. PbCl2 _, PbBr2 _y PbI2 _{se utilizan comúnmente para producir centros donantes. Otros agentes dopantes de} tipo n, como Bi2Te3 _, TaTe2 _, MnTe2 _, sustituirán al Pb y crearán sitios de Pb vacantes sin carga. Estos sitios vacantes se llenan posteriormente con átomos del exceso de plomo y los electrones de valencia de estos átomos vacantes se difundirán a través del cristal. Los agentes dopantes de tipo p comunes son Na2Te , _K2Te y _Ag2Te . _Sustituyen al Te y crean sitios de Te vacantes sin carga. Estos sitios se llenan con átomos de Te que se ionizan para crear huecos positivos adicionales. ^[6] Con la ingeniería de banda prohibida, se ha informado que el zT máximo de PbTe es de 0,8 a 1,0 a ~650 K.

Las colaboraciones en la Universidad Northwestern aumentaron el zT de PbTe al reducir significativamente su conductividad térmica utilizando una "arquitectura jerárquica a todas las escalas". ^[7] Con este enfoque, los defectos puntuales, los precipitados a escala nanométrica y los límites de grano a escala mesométrica se introducen como centros de dispersión efectivos para fonones con diferentes caminos libres medios, sin afectar el transporte de portadores de carga. Al aplicar este método, el valor récord para zT de PbTe que se ha logrado en el sistema PbTe-SrTe dopado con Na es aproximadamente 2,2. ^[8]

Además, el PbTe también suele alearse con estaño para fabricar telururo de plomo y estaño , que se utiliza como material detector de infrarrojos .

Véase también

• Patito Amarillo , que utilizó un sensor de telururo de plomo para fabricar la primera cámara de escaneo lineal por infrarrojos

Referencias

1. Lide, David R. (1998), Manual de química y física (87.ª ed.), Boca Raton, Florida: CRC Press, págs. 4-65, ISBN 978-0-8493-0594-8
2. Manual del CRC, págs. 5–24.
3. Lawson, William D (1951). "Un método para el crecimiento de monocristales de telururo y seleniuro de plomo". J. Appl. Phys. 22 (12): 1444–1447. doi :10.1063/1.1699890.
4. Kanatzidis, Mercouri G. (7 de octubre de 2009). "Termoelectricidad nanoestructurada: ¿el nuevo paradigma? †". Química de materiales . 22 (3): 648–659. doi :10.1021/cm902195j.
5. He, Jiaqing; Kanatzidis, Mercouri G.; Dravid, Vinayak P. (1 de mayo de 2013). "Termoeléctricos a granel de alto rendimiento mediante un enfoque panoscópico". Materials Today . 16 (5): 166–176. doi : 10.1016/j.mattod.2013.05.004 .
6. Dughaish, ZH (1 de septiembre de 2002). "El telururo de plomo como material termoeléctrico para la generación de energía termoeléctrica". Physica B: Condensed Matter . 322 (1–2): 205–223. Código Bibliográfico :2002PhyB..322..205D. doi :10.1016/S0921-4526(02)01187-0.
7. Biswas, Kanishka; He, Jiaqing; Zhang, Qichun; Wang, Guoyu; Uher, Ctirad; Dravid, Vinayak P.; Kanatzidis, Mercouri G. (1 de febrero de 2011). "Nanoestructuras endotaxiales deformadas con alta figura de mérito termoeléctrica". Nature Chemistry . 3 (2): 160–166. Bibcode :2011NatCh...3..160B. doi :10.1038/nchem.955. ISSN  1755-4330. PMID  21258390.
8. Biswas, Kanishka; Él, Jiaqing; Blum, Iván D.; Wu, Chun-I.; Hogan, Timothy P.; Seidman, David N.; Dravid, Vinayak P.; Kanatzidis, Mercouri G. (20 de septiembre de 2012). "Termoeléctricas a granel de alto rendimiento con arquitecturas jerárquicas a toda escala". Naturaleza . 489 (7416): 414–418. Código Bib :2012Natur.489..414B. doi : 10.1038/naturaleza11439. ISSN  0028-0836. PMID  22996556. S2CID  4394616.

Enlaces externos

• Hoja informativa sobre plomo y compuestos del Inventario Nacional de Contaminantes
• Elementos web