Seleneto de chumbo - Lead selenide

Seleneto de chumbo
Nomes
Outros nomes
Seleneto de chumbo (II)
clausthalita
Identificadores
ECHA InfoCard 100.031.906 Edite isso no Wikidata
Propriedades
PbSe
Massa molar 286,16 g / mol
Ponto de fusão 1.078 ° C (1.972 ° F; 1.351 K)
Estrutura
Halita (cúbica), cF8
Fm 3 m, No. 225
a  = 6,12 Angstroms
Octaédrico (Pb 2+ )
Octaédrico (Se 2− )
Perigos
Repr. Gato. 1/3
Tóxico ( T )
Nocivo ( Xn )
Perigoso para o meio ambiente ( N )
Frases R (desatualizado) R61 , R20 / 22 , R23 / 25 , R33 , R62 , R50 / 53
Frases S (desatualizado) (S1 / 2) , S20 / 21 , S28 , S53 , S45 , S60 , S61
Compostos relacionados
Outros ânions
Óxido de
chumbo (II) Sulfeto de chumbo (II)
Telureto de chumbo
Outros cátions
Monosseleneto de carbono Monosseleneto de
silício
Seleneto de germânio (II) Seleneto de
estanho (II)
Compostos relacionados
 Seleneto de tálio Seleneto de
bismuto
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

O seleneto de chumbo ( PbSe ), ou seleneto de chumbo (II) , um seleneto de chumbo , é um material semicondutor . Ele forma cristais cúbicos da estrutura do NaCl ; tem um bandgap direto de 0,27 eV à temperatura ambiente. (Observe que identifica incorretamente o PbSe e outros semicondutores IV-VI como materiais de lacuna indireta.) É um material sólido cristalino cinza.

É usado na fabricação de detectores infravermelhos para geração de imagens térmicas , operando em comprimentos de onda entre 1,5–5,2 μm. Não requer resfriamento, mas funciona melhor em temperaturas mais baixas. O pico de sensibilidade depende da temperatura e varia entre 3,7–4,7 μm.

Nanobastões de cristal único e nanotubos policristalinos de seleneto de chumbo foram sintetizados por meio de membranas de organismo controlado. O diâmetro dos nanobastões foi de aprox. 45 nm e seu comprimento era de até 1100 nm, para os nanotubos o diâmetro era de 50 nm e o comprimento de até 2.000 nm.

Nanocristais de seleneto de chumbo incorporados em vários materiais podem ser usados ​​como pontos quânticos , por exemplo, em células solares nanocristais .

O seleneto de chumbo é um material termoelétrico. O material foi identificado como uma potencial termelétrica de alta temperatura com dopagem de sódio ou cloro por Alekseva e colegas de trabalho no Instituto AF Ioffe na Rússia. O trabalho teórico subsequente no Oak Ridge National Laboratory, nos EUA, previu que seu desempenho do tipo p poderia ser igual ou superior ao do composto irmão, telureto de chumbo. Desde então, vários grupos relataram valores de mérito termelétrico excedendo a unidade, que é a característica de uma termelétrica de alto desempenho.

O mineral claustalita é um seleneto de chumbo que ocorre naturalmente.

Pode ser formado por reação direta entre seus elementos constituintes, chumbo e selênio .

Detecção de infravermelho

O PbSe foi um dos primeiros materiais considerados sensíveis à radiação infravermelha usada para aplicações militares. Os primeiros trabalhos de pesquisa sobre o material como detector de infravermelho foram realizados durante a década de 1930 e os primeiros dispositivos úteis foram processados ​​por alemães, americanos e britânicos durante e logo após a Segunda Guerra Mundial. Desde então, o PbSe tem sido comumente usado como um fotodetector infravermelho em várias aplicações, de espectrômetros para detecção de gás e chamas a fusíveis infravermelhos para munição de artilharia ou sistemas de sinalização infravermelha passiva (PICs).

Como um material sensível à radiação infravermelha , o PbSe possui características únicas e marcantes: ele pode detectar radiação infravermelha de comprimentos de onda de 1,5 a 5,2 μm (janela infravermelha de onda média, abreviado MWIR - em algumas condições especiais é possível estender sua resposta além 6 μm), possui alta detectividade à temperatura ambiente (desempenho não resfriado) e, devido à sua natureza quântica, também apresenta uma resposta muito rápida, o que torna este material um excelente candidato como detector de imageadores infravermelhos de alta velocidade e baixo custo.

Teoria de Operação

O seleneto de chumbo é um material fotocondutor . Seu mecanismo de detecção é baseado na mudança de condutividade de uma fina película policristalina do material ativo quando os fótons são incidentes. Esses fótons são absorvidos dentro dos microcristais de PbSe causando, então, a promoção de elétrons da banda de valência para a banda de condução . Embora tenha sido amplamente estudado, hoje os mecanismos responsáveis ​​por sua alta detectividade à temperatura ambiente não são bem compreendidos. O que é amplamente aceito é que o material e a natureza policristalina do filme fino ativo desempenham um papel fundamental na redução do mecanismo Auger e na redução da corrente escura associada à presença de múltiplas regiões de depleção intergrãos e barreiras potenciais dentro do filmes finos policristalinos.

Métodos para fabricar detectores infravermelhos de PbSe

Dois métodos são comumente usados ​​hoje em dia para fabricar detectores de infravermelho baseados em PbSe.

Deposição de banho químico (CBD)

Disposição de banho químico ( CBD ) é o método de fabricação padrão. Foi desenvolvido nos EUA na década de 60 e baseia-se na precipitação do material ativo sobre substrato lavado em banho controlado com selenoureia , acetato de chumbo , iodo potássio e outros compostos. O método CBD tem sido amplamente utilizado durante as últimas décadas e ainda é utilizado para processar detectores infravermelhos de PbSe. Devido às limitações tecnológicas associadas a este método de processamento, atualmente o maior formato de detector CBD PbSe comercializado é um array linear de 1x256 elementos.

Deposição de fase de vapor (VPD)

Este novo método de processamento foi recentemente desenvolvido na Espanha. Baseia-se na deposição do material ativo por evaporação térmica, seguida de tratamentos térmicos específicos. Esse método tem uma vantagem intrínseca em relação ao método CBD, que é a compatibilidade com substratos pré-processados, como wafers de silício com tecnologia CMOS, e a possibilidade de processar detectores complexos, como os arranjos de plano focal para imageadores. Na verdade, este foi o marco mais importante nas últimas décadas no que diz respeito à fabricação de detectores PbSe, pois abriu a tecnologia para o mercado de câmeras de imagem de alta resolução MWIR não resfriadas com altas taxas de quadros e custos reduzidos.

Fotodetectores baseados em pontos quânticos PbSe

Também fotodetectores de PbSe baseados em pontos quânticos estão em desenvolvimento na década recente. Em contraste com os detectores baseados em material policristalino , outras técnicas de processamento de solução, como revestimento por rotação, são aplicadas.

Principais aplicações dos detectores de PbSe

Principais fabricantes de detectores PbSe IR

Veja também

Referências

links externos