Mercury telluride

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2018. július 10-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 7 szerkesztést igényelnek .
Mercury telluride

HgTe
típusú szfalerit kristályszerkezete
Szisztematikus név Mercury(II) tellurid
Más nevek Mercury telluride
Kémiai formula HgTe
Empirikus képlet Hg 1−X Te 1+X ,
X = 0-0,1
Megjelenés
szinte fekete köbös kristályok
Tulajdonságok
Moláris tömeg 329,19 g / mol
Olvadási hőmérséklet 610±1°C
Forráshőmérséklet december.
Bomlási hőmérséklet 850 °C
Sűrűség 8,12 g/cm³
Relatív permittivitás 20.8
Hővezető 2,7 W/(m K)
Lineáris tágulási együttható 5,2×10 −6 1/K
Szerkezet
Kristály cella Köbös,
cinkkeverék típusú
tércsoport F-43m
koordinációs szám négy
Osztályozás
CAS regisztrációs szám 12068-90-5
EK regisztrációs szám 235-108-9
PubChem 82914
Kód SMILES [Te]=[Hg]
InChI kód InChI=1S/Hg.Te
Ahol nincs feltüntetve, az adatokat  standard körülmények között  (25 °C, 100 kPa) adják meg.

A higanytellurid a higany (Hg) és a tellúr (Te)  bináris szervetlen vegyülete, amelynek képlete HgTe, félfém , 0 K-on nulla sávközzel . Topológiai izolációs tulajdonságokkal rendelkezik . A természetben ritka koloradoit ásványként fordul elő .

A higany-tellurid leírása

Általános tulajdonságok

A higany-tellurid egy bináris vegyület, amely ekviatomikus mennyiségű higany és tellúr kölcsönhatásából jön létre. A stabil kristálymódosulat cinkkeverék (szfalerit) szerkezetű. A rács két, egymást átható, homlokközpontú kockarácsból áll, amelyek a kocka átlója mentén a másikhoz képest a hosszának 1/4-ével el vannak tolva. Ez a szerkezet abban különbözik a gyémántkristály szerkezetétől, hogy az alrácsokban lévő atomok eltérőek, különösen a HgTe-ben az egyik részrács higanyatomokat, a második pedig tellúratomokat tartalmaz. A higanynak két vegyértékelektronja van (6s alhéj), a tellúrnak pedig hat vegyértékelektronja (5s héj és részben kitöltött 5p alhéj), és a két legközelebbi atom vegyértékelektronjainak összege mindig nyolc. Így a gyémánthoz hasonlóan minden atomnak négy vegyértékelektronja lesz, hogy négy vegyértékkötést hozzon létre egy szabályos tetraéder tengelye mentén. Négy párosítatlan elektronra van szükség négy vegyértékkötés kialakításához. A Pauli -elv miatt a két s-elektron közül az egyiknek p-pályára kell mennie. Így egy négyértékű sp3 állapot jön létre. Ezenkívül a Hg 2+ és a Te 6+ kristályrácsában lévő ionok töltéseinek különbsége következtében a HgTe-ben lévő kémiai kötés vegyes ionos-kovalens jellegű. A két különböző atom jelenlétével összefüggő cinkkeverék szerkezet másik fontos tulajdonsága az inverziós (szimmetria) centrum hiánya.

A higanytellurid egyik sajátossága, hogy összetétele jelentős eltéréseket mutathat a sztöchiometrikus összetételtől (a kristályban nem egyenlő a higany- és tellúratomok száma). Ezért a HgTe tulajdonságait nagymértékben meghatározzák a sztöchiometrikus összetételtől való eltérések és a ponthibák jelenléte, amelyek idegen szennyeződések atomjaként befolyásolják az elektromos tulajdonságokat. Ezért a különböző kutatók adatai a HgTe elektromos vezetőképességének típusáról ellentmondásosak.

Fizikai és elektrofizikai

Szinte fekete köbös kristályok, 0,646 nm rácsállandóval 300 K-en. Mohs-keménysége 2-2,5. A ömlesztett rugalmassági modulus körülbelül 42 GPa, a szilárdság körülbelül 300 MPa. Normál körülmények között a szfalerit típusú kristályszerkezet stabil, nagy nyomáson a kristály fázisátalakuláson megy keresztül, és cinóber típusú trigonális szingóniát (α-HgS) vesz fel.

Elektromos tulajdonságai szerint félfém , azaz 0 K-en a vegyértéksávok érintkeznek, de nem fedik át egymást, ezért a félvezetőkkel ellentétben vezetőképessége 0 K-on nem 0, hanem a félvezetőkhöz hasonlóan. , a hőmérséklet emelkedésével növekszik a vegyértéksávok és a vezetési sávok átfedése miatt.

A HgTe egyedülálló kvantum tulajdonsággal rendelkezik - a vékony filmekben lévő kvantumkút miatt topológiai izoláció . Ebben az esetben a kristály belül szigetelő, vékony külső rétegben pedig vezető. Az ilyen viselkedés jeleiről először O. V. Pankratov és munkatársai számoltak be 1986-ban [1] , a hatást M. Koenig és munkatársai fedezték fel 2007-ben [2].

Vegyi

A HgTe-ben lévő atomok kötései csaknem kovalensek és gyengék. Az elemekből való képződés entalpiája körülbelül –32 kJ/mol. Könnyen lebomlik még gyenge savakkal is, például szerves vagy jódhidrogénekkel:

A keletkező hidrogén-tellurid erősen mérgező, ezért a HgTe mérgező vegyületnek számít.

Getting

Közvetlen szintézis elemekből - fém tellúr hosszú távú hevítése higanygőzben, megemelt nyomáson, lezárt kvarc ampullában:

Epitaxiális egykristályos HgTe filmek nyerhetők gázepitaxiával a tellúr és a higany szerves elemvegyületeinek lebontásával .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Berchenko N N, Pashkovsky M V "Mercury Telluride - egy félvezető nulla sávszélességgel", Uspekhi Fizicheskikh Nauk 1976, 119. kötet, 1. sz. 6. o. 223-255 DOI: 10.3367/UFNr.0119.197606b.0223
  2. ↑ Konig, Markus; Steffen Wiedmann, Christoph Brune, Andreas Roth, Hartmut Buhmann, Laurens W. Molenkamp, ​​​​Xiao-Liang Qi, Shou-Cheng Zhang. Quantum Spin Hall Insulator State in HgTe Quantum Wells  (angol)  // Tudomány : folyóirat. - 2007. - november 2. ( 318. évf. , 5851. sz.). - P. 766-770 . - doi : 10.1126/tudomány.1148047 . - . - arXiv : 0710.0582 . — PMID 17885096 . Az eredetiből archiválva : 2010. május 11.

Irodalom



  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák