monochalcogenides samário - Samarium monochalcogenides

Monochalcogenides samário são compostos químicos com a composição SMX, onde Sm representa o lantanídeo elemento samário e X denota qualquer um de três calcogeno elementos, enxofre , selénio ou telúrio , resultando nos compostos SmS , SMSE ou SMTE . Nestes compostos, samário exibe formalmente estado de oxidação dois, enquanto que geralmente assume o estado 3, resultando em calcogenetos com a fórmula química Sm ₂ X ₃ .

Síntese

Os cristais individuais ou policristais de monochalcogenides samário pode ser obtido por reacção do metal com o teor de enxofre, selênio ou telúrio vapores a uma temperatura elevada. As películas finas pode ser obtido por magnetron sputtering ou deposição física a vapor por feixe de electrões , que é o bombardeamento de alvo de metal samário com electrões em e atmosfera de gás apropriado (por exemplo, dissulfeto de hidrogénio para SMS).

propriedades

Monochalcogenides samário são negros semicondutores sólidos com sal-gema estrutura cristalina cúbica. A aplicação de pressão hidrostática moderada converte-os em metais. Considerando que a passagem é contínuo e ocorre a cerca de 45 e 60 kbar em SMSE e SMTE, respectivamente, é abrupta no SMS e requer apenas 6,5 kbar. Efeito semelhante é observado em monochalcogenides de outro lantanídeo, túlio . Isso resulta em mudança espetacular na cor de preto para amarelo dourado quando riscar ou mecanicamente polimento SMS. A transição não alterar a estrutura cristalina, mas há um decréscimo acentuado (cerca de 15%) no volume de cristal. A histerese é observada, é que quando a pressão é libertada, retorna para SMS semicondutor no estado muito mais baixa pressão de cerca de 0,5 kbar.

Não só cor e condutividade elétrica, mas também outras propriedades mudar em monochalcogenides samário com o aumento da pressão. O seu comportamento metálico resulta da diminuição da lacuna da banda , o que equivale a uma pressão zero a 0,15, 0,45 e 0,65 eV no SMS, SMSE e SMTE, respectivamente. À pressão de transição (6,5 kbar em SMS) a diferença ainda é finita e a baixa resistividade origina de geração termicamente activado dos transportadores através de uma abertura de banda estreita. A diferença cai a cerca de 20 kbar quando o SMS torna-se uma verdadeira metal. A esta pressão, o material também muda de paramagnético para um estado magnético.

A transição semicondutor metal-em monochalcogenides samário exige a aplicação de pressão ou presença de tensão intrínseca, por exemplo, em filmes finos, e as mudanças reversíveis ocorrem após a libertação do este stress. Essa libertação pode ser desencadeada por diversos meios, tais como o aquecimento até cerca de 200 ° C ou a irradiação com um feixe de laser pulsado de alta intensidade.

Aplicações potenciais

A mudança de resistividade eléctrica em monochalcogenides samário pode ser utilizada num sensor de pressão ou num dispositivo de memória desencadeada entre uma baixa resistência e estado de alta resistência por pressão externa, e tais dispositivos estão a ser desenvolvidos comercialmente. Samário monossulfureto também gera tensão eléctrica mediante aquecimento moderado a cerca de 150 ° C que pode ser aplicado em conversores termoeléctricas .

Referências