Telururo de plomo

Compuesto químico

Celda unitaria de PbTe

El telururo de plomo es un compuesto de plomo y teluro (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 espacio estrecho con una banda prohibida de 0,32 eV. ^[4] Se produce naturalmente como el mineral altaita .

Propiedades

• Constante dieléctrica ~1000.
• Masa efectiva del electrón ~ 0,01 m e
• Movilidad del agujero, 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 está el coeficiente de Seebeck , está la conductividad eléctrica y está 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 mediante ingeniería de banda. Puede doparse de tipo n o de tipo p con dopantes apropiados. Los halógenos se utilizan a menudo como agentes dopantes de tipo n. PbCl ₂ , PbBr ₂ y PbI ₂ se utilizan comúnmente para producir centros de donantes. Otros agentes dopantes de tipo n, como Bi ₂ Te ₃ , TaTe ₂ , MnTe ₂ , 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 Na ₂ Te, K ₂ Te y Ag ₂ Te. Sustituyen al Te y crean sitios vacantes de Te sin carga. Estos sitios están llenos de átomos de Te que se ionizan para crear agujeros positivos adicionales. ^[6] Con la ingeniería de banda prohibida, se ha informado que el zT máximo de PbTe es 0,8 - 1,0 a ~650K.

Las colaboraciones de la Universidad Northwestern aumentaron el zT del PbTe reduciendo significativamente su conductividad térmica utilizando una "arquitectura jerárquica a todas escalas". ^[7] Con este enfoque, los defectos puntuales, los precipitados a nanoescala y los límites de grano a mesoescala 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 un sistema PbTe-SrTe dopado con Na es de aproximadamente 2,2. ^[8]

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

Ver también

• Yellow Duckling , que utilizó un sensor de telururo de plomo para fabricar la primera cámara de escaneo lineal infrarroja

Referencias

1. Lide, David R. (1998), Manual de química y física (87 ed.), Boca Raton, Florida: CRC Press, págs. 4–65, ISBN 978-0-8493-0594-8
2. Manual de la CDN, págs. 5-24.
3. Lawson, William D (1951). "Un método para cultivar monocristales de telururo y seleniuro de plomo". J. Aplica. Física. 22 (12): 1444-1447. doi :10.1063/1.1699890.
4. Kanatzidis, Mercouri G. (7 de octubre de 2009). "Termoeléctrica nanoestructurada: ¿el nuevo paradigma? †". Química de Materiales . 22 (3): 648–659. doi :10.1021/cm902195j.
5. Él, Jiaqing; Kanatzidis, Mercouri G.; Dravid, Vinayak P. (1 de mayo de 2013). "Termoeléctrica a granel de alto rendimiento mediante un enfoque panoscópico". Materiales hoy . 16 (5): 166-176. doi : 10.1016/j.mattod.2013.05.004 .
6. Dughaish, ZH (1 de septiembre de 2002). "Telururo de plomo como material termoeléctrico para generación de energía termoeléctrica". Física B: Materia Condensada . 322 (1–2): 205–223. Código Bib : 2002PhyB..322..205D. doi :10.1016/S0921-4526(02)01187-0.
7. Biswas, Kanishka; Él, Jiaqing; Zhang, Qichun; Wang, Guoyu; Uher, Ctirad; Dravid, Vinayak P.; Kanatzidis, Mercouri G. (1 de febrero de 2011). "Nanoestructuras endotaxiales tensas con alto factor de mérito termoeléctrico". Química de la Naturaleza . 3 (2): 160–166. Código bibliográfico : 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