Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
| Телурид Кадмію | |
|---|---|
| Загальна інформація | |
| Хімічна назва | Телурид Кадмію |
| Молекулярна формула | CdTe |
| Молярна маса | 240,01 г/моль |
| Зовнішній вигляд | чорні кристали. |
| Властивості | |
| Густина й агрегатний стан | 5,855 г/см³, тверде тіло. |
| Розчинність у воді | нерозчинний |
| Температура плавлення | 1092 °C |
| Електронні властивості | |
| Тип напівпровідника | широкозонний |
| Ширина забороненої зони при 0 K | 1,605 еВ |
| ефективна маса електрона | 0,11 me |
| ефективна маса дірок | 0,63 me |
| Рухливість електронів при 300 K | 1050 см²/(В·с) |
| Рухливість дірок при 300 K | 100 см²/(В·с) |
| Структура | |
| Кристалічна ґратка | цинкової обманки |
| Небезпека | |
| Основна | Канцерогенний |
| Температура загорання | не займається |
| Споріднені сполуки | |
| Споріднені сполуки | сульфід кадмію |
Телури́д ка́дмію (CdTe) — кристалічна речовина із кристалічною ґраткою типу цинкової обманки (ZnS). Напівпровідник. Належить до групи сполук типу AIIBVI. Використання ґрунтується на напівпровідникових властивостях речовини. Телурид кадмію в монокристалічній формі використовується для створення детекторів гамма та жорсткого рентгенівського випромінювання та як ІЧ-фільтр. Тонкі плівки CdTe використовуються для виготовлення сонячних панелей. Останнім часом зростає інтерес до квантових точок на основі CdTe.
Кристалічна структура
Розміщення атомів — тетраедричне. Кожен атом оточений чотирма атомами іншого елемента, розташованими у вершинах правильного тетраедра. Такі тетраедри формують характерну для CdTe структуру сфалериту, хоча тонкі плівки можуть бути також і структури в'юрциту.
Отримання
Монокристали телуриду кадмію отримуються методом Бріджмена, та з парової фази. Існують проблеми з вирощуванням монокристалів телуриду кадмію великого об'єму та високої якості водночас. Загалом це пов'язано із достатньо високою температурою плавлення матеріалу, а також зі специфічною областю гомогенності.
Переваги монокристалічного телуриду кадмію
Кадмій телурид за своїми фізичними характеристиками й параметрами має ряд переваг у порівнянні з елементарними напівпровідниками (Ge, Si). Це:
- велика ширина забороненої зони (∆E = 1,5 еВ);
- здатність проявляти обидва типи провідності (n-, p-);
- низька концентрація власних носіїв заряду за звичайних умов (2,0·106 см−1 при 300К);
- низький коефіцієнт поглинання світла в ІЧ-області спектра;
- висока стійкість до хімічних реагентів та вологості;
- порівняно висока рухливість носіїв заряду;
- не дуже жорсткі умови синтезу.
Телурид кадмію в ІЧ-оптиці
Найважливішими сферами використання телуриду кадмію в 80-90-х роках була ІЧ-оптика. Зокрема, CdTe та його твердий розчин на основі ртуті, Cd1-xHgxTe широко використовувався в ІЧ фільтрах та датчиках для оборонної промисловості, зокрема в датчиках радянських ракет теплового наведення та ІЧ фар танків. Зараз тверді розчини Cd1-xHgxTe ще вживаються для виготовлення тепловізорів.
Наприклад, теплова голівка самонаведення ракети FGM-148 Javelin має інфрачервоний датчик побудований на основі чутливих елементів (HgCdTe) та має роздільну здатність 64×64 пікселів.
Телурид кадмію як основа детекторів жорсткого рентгенівського та гамма-випромінювання
CdTe та тверді розчини на його основі, Cd1-xZnxTe та Cd1-xMnxTe також використовуються для детектування жорстокого рентгенівського та гамма-випромінювання. У порівнянні з кремнієм чи іншими напівпровідниками детектори на основі CdTe не потребують охолодження тож на їх основі можна виготовляти портативні пристрої.
Основними сферами де потрібні такі датчики є медицина (томографи), космічна промисловість (у 2012 році NASA запустило телескоп NuSTAR з детекторами на основі Cd1-xZnxTe), радіологія та радіохімія.
Телурид кадмію в фотовольтаїці
Телурид кадмію з його шириною забороненої зони має значний потенціал для використання в фотовольтаїці. Маючи значно більший коефіцієнт поглинання ніж у кремнію, а також будучи прямозонним напівпровідником, використовуються лише тонкі плівки телуриду кадмію, що суттєво зменшує вартість панелі (у порівнянні з кремнієвими). Серед матеріалів для тонкоплівкових панелей CdTe є однозначним лідером, в 2013-му році половина тонкоплівкових панелей була саме на основі CdTe. Проте останніми роками панелі на основі CdTe витісняються такими на основі [en]. Світовий рекорд з ефективності належить компанії First Solar зі значенням ККД у 22.1%.
Дослідження телуриду кадмію в Україні
Варто зауважити що в Україні ще в 80-і роки XX століття зародилися ряд наукових шкіл які широко досліджували телурид кадмію, в першу чергу для потреб оборонної промисловості. Основні центри вивчення телуриду кадмію базувалися в інституті фізики напівпровідників НАН України ім. В.Є. Лашкарьова, інституті проблем матеріалознавства імені І. М. Францевича НАН України, Чернівецькому національному університеті ім. Юрія Федковича, Прикарпатському національному університеті ім В. Стефаника та ін.
Окремої уваги варті такі імена визначних дослідників CdTe:
- Товстюк К.Д. член-кореспондент АН УРСР
- Панчук О.Е.
- Фреїк Д.М., заслужений діяч науки і техніки України
Примітки
- Фреїк, Д. М., Чобанюк, В. М., Криницький, О. С., & Горічок, І. В. (2012). Фотоелектричні перетворювачі сонячного випромінювання на основі кадмій телуриду II . Основні досягнення і сучасний стан. Фізика і хімія твердого тіла, 13(3), 744–758.
- Тепловізори – пролити світло на темряву.
- JAVELIN MEDIUM ANTIARMOR WEAPON SYSTEM — FM 3-22.37, Headquarters Department of the Army, Washington D.C., 23. January 2003, Chapter 1-11 to 1-19
- Troy Farncombe, Kris Iniewski (2014). Medical Imaging: Technology and Applications (English) . CRC Press.
- NuSTAR Bringing the High Energy Universe into Focus.
- Fraunhofer ISE Photovoltaics Report, July 28, 2014, pages 18,19 (PDF).
- First Solar pushes CdTe cell efficiency to record 22.1%. PV-Tech. Процитовано 29 березня 2016.
Література
- Получение и физические свойства теллурида кадмия: Учеб. пособие / А. В. Савицкий. — К.: УМК ВО, 1990. — 64 с.
 | Це незавершена стаття про неорганічну сполуку. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Telurid KadmiyuZagalna informaciyaHimichna nazva Telurid KadmiyuMolekulyarna formula CdTeMolyarna masa 240 01 g molZovnishnij viglyad chorni kristali VlastivostiGustina j agregatnij stan 5 855 g sm tverde tilo Rozchinnist u vodi nerozchinnijTemperatura plavlennya 1092 CElektronni vlastivostiTip napivprovidnika shirokozonnijShirina zaboronenoyi zoni pri 0 K 1 605 eVefektivna masa elektrona 0 11 meefektivna masa dirok 0 63 meRuhlivist elektroniv pri 300 K 1050 sm V s Ruhlivist dirok pri 300 K 100 sm V s StrukturaKristalichna gratka cinkovoyi obmankiNebezpekaOsnovna KancerogennijTemperatura zagorannya ne zajmayetsyaSporidneni spolukiSporidneni spoluki sulfid kadmiyu Teluri d ka dmiyu CdTe kristalichna rechovina iz kristalichnoyu gratkoyu tipu cinkovoyi obmanki ZnS Napivprovidnik Nalezhit do grupi spoluk tipu AIIBVI Vikoristannya gruntuyetsya na napivprovidnikovih vlastivostyah rechovini Telurid kadmiyu v monokristalichnij formi vikoristovuyetsya dlya stvorennya detektoriv gamma ta zhorstkogo rentgenivskogo viprominyuvannya ta yak ICh filtr Tonki plivki CdTe vikoristovuyutsya dlya vigotovlennya sonyachnih panelej Ostannim chasom zrostaye interes do kvantovih tochok na osnovi CdTe Kristalichna strukturaRozmishennya atomiv tetraedrichne Kozhen atom otochenij chotirma atomami inshogo elementa roztashovanimi u vershinah pravilnogo tetraedra Taki tetraedri formuyut harakternu dlya CdTe strukturu sfaleritu hocha tonki plivki mozhut buti takozh i strukturi v yurcitu OtrimannyaMonokristali teluridu kadmiyu otrimuyutsya metodom Bridzhmena ta z parovoyi fazi Isnuyut problemi z viroshuvannyam monokristaliv teluridu kadmiyu velikogo ob yemu ta visokoyi yakosti vodnochas Zagalom ce pov yazano iz dostatno visokoyu temperaturoyu plavlennya materialu a takozh zi specifichnoyu oblastyu gomogennosti Perevagi monokristalichnogo teluridu kadmiyuKadmij telurid za svoyimi fizichnimi harakteristikami j parametrami maye ryad perevag u porivnyanni z elementarnimi napivprovidnikami Ge Si Ce velika shirina zaboronenoyi zoni E 1 5 eV zdatnist proyavlyati obidva tipi providnosti n p nizka koncentraciya vlasnih nosiyiv zaryadu za zvichajnih umov 2 0 106 sm 1 pri 300K nizkij koeficiyent poglinannya svitla v ICh oblasti spektra visoka stijkist do himichnih reagentiv ta vologosti porivnyano visoka ruhlivist nosiyiv zaryadu ne duzhe zhorstki umovi sintezu Telurid kadmiyu v ICh opticiNajvazhlivishimi sferami vikoristannya teluridu kadmiyu v 80 90 h rokah bula ICh optika Zokrema CdTe ta jogo tverdij rozchin na osnovi rtuti Cd1 xHgxTe shiroko vikoristovuvavsya v ICh filtrah ta datchikah dlya oboronnoyi promislovosti zokrema v datchikah radyanskih raket teplovogo navedennya ta ICh far tankiv Zaraz tverdi rozchini Cd1 xHgxTe she vzhivayutsya dlya vigotovlennya teplovizoriv Napriklad teplova golivka samonavedennya raketi FGM 148 Javelin maye infrachervonij datchik pobudovanij na osnovi chutlivih elementiv HgCdTe ta maye rozdilnu zdatnist 64 64 pikseliv Telurid kadmiyu yak osnova detektoriv zhorstkogo rentgenivskogo ta gamma viprominyuvannyaCdTe ta tverdi rozchini na jogo osnovi Cd1 xZnxTe ta Cd1 xMnxTe takozh vikoristovuyutsya dlya detektuvannya zhorstokogo rentgenivskogo ta gamma viprominyuvannya U porivnyanni z kremniyem chi inshimi napivprovidnikami detektori na osnovi CdTe ne potrebuyut oholodzhennya tozh na yih osnovi mozhna vigotovlyati portativni pristroyi Osnovnimi sferami de potribni taki datchiki ye medicina tomografi kosmichna promislovist u 2012 roci NASA zapustilo teleskop NuSTAR z detektorami na osnovi Cd1 xZnxTe radiologiya ta radiohimiya Telurid kadmiyu v fotovoltayiciTelurid kadmiyu z jogo shirinoyu zaboronenoyi zoni maye znachnij potencial dlya vikoristannya v fotovoltayici Mayuchi znachno bilshij koeficiyent poglinannya nizh u kremniyu a takozh buduchi pryamozonnim napivprovidnikom vikoristovuyutsya lishe tonki plivki teluridu kadmiyu sho suttyevo zmenshuye vartist paneli u porivnyanni z kremniyevimi Sered materialiv dlya tonkoplivkovih panelej CdTe ye odnoznachnim liderom v 2013 mu roci polovina tonkoplivkovih panelej bula same na osnovi CdTe Prote ostannimi rokami paneli na osnovi CdTe vitisnyayutsya takimi na osnovi en Svitovij rekord z efektivnosti nalezhit kompaniyi First Solar zi znachennyam KKD u 22 1 Doslidzhennya teluridu kadmiyu v UkrayiniVarto zauvazhiti sho v Ukrayini she v 80 i roki XX stolittya zarodilisya ryad naukovih shkil yaki shiroko doslidzhuvali telurid kadmiyu v pershu chergu dlya potreb oboronnoyi promislovosti Osnovni centri vivchennya teluridu kadmiyu bazuvalisya v instituti fiziki napivprovidnikiv NAN Ukrayini im V Ye Lashkarova instituti problem materialoznavstva imeni I M Francevicha NAN Ukrayini Cherniveckomu nacionalnomu universiteti im Yuriya Fedkovicha Prikarpatskomu nacionalnomu universiteti im V Stefanika ta in Okremoyi uvagi varti taki imena viznachnih doslidnikiv CdTe Tovstyuk K D chlen korespondent AN URSR Panchuk O E Freyik D M zasluzhenij diyach nauki i tehniki UkrayiniPrimitkiFreyik D M Chobanyuk V M Krinickij O S amp Gorichok I V 2012 Fotoelektrichni peretvoryuvachi sonyachnogo viprominyuvannya na osnovi kadmij teluridu II Osnovni dosyagnennya i suchasnij stan Fizika i himiya tverdogo tila 13 3 744 758 Teplovizori proliti svitlo na temryavu JAVELIN MEDIUM ANTIARMOR WEAPON SYSTEM FM 3 22 37 Headquarters Department of the Army Washington D C 23 January 2003 Chapter 1 11 to 1 19 Troy Farncombe Kris Iniewski 2014 Medical Imaging Technology and Applications English CRC Press NuSTAR Bringing the High Energy Universe into Focus Fraunhofer ISE Photovoltaics Report July 28 2014 pages 18 19 PDF First Solar pushes CdTe cell efficiency to record 22 1 PV Tech Procitovano 29 bereznya 2016 LiteraturaPoluchenie i fizicheskie svojstva tellurida kadmiya Ucheb posobie A V Savickij K UMK VO 1990 64 s Ce nezavershena stattya pro neorganichnu spoluku Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi