Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Теллурид свинца — это соединение свинца и теллура (PbTe). Он кристаллизуется в кристаллической структуре типа NaCl, где атомы свинца занимают позиции катионов, а атомы теллура формируют анионную решетку. Это полупроводник с узкой запрещенной зоной шириной 0,32 эВ. В природе встречается в виде минерала алтаита.
Lead telluride is a compound of lead and tellurium (PbTe). It crystallizes in the NaCl crystal structure with Pb atoms occupying the cation and Te forming the anionic lattice. It is a narrow gap semiconductor with a band gap of 0.32 eV. It occurs naturally as the mineral altaite.
Приложения
PbTe оказался важным промежуточным термоэлектрическим материалом. Эффективность термоэлектрических материалов оценивается по фигуре достоинства ZT, где S – коэффициент Зеебека, σ – электрическая проводимость, а κ – теплопроводность. Для повышения термоэлектрической эффективности материалов необходимо максимизировать коэффициент мощности (PF) и минимизировать теплопроводность. Система PbTe может быть оптимизирована для энергогенерации путем улучшения коэффициента мощности посредством инженерии зонной структуры. Ее можно легировать как n-типом, так и p-типом с использованием соответствующих легирующих добавок. Галогены часто используются в качестве n-допантов. PbCl2, PbBr2 и PbI2 обычно применяются для создания донорных центров. Другие n-допанты, такие как Bi2Te3, TaTe2, MnTe2, замещают Pb и создают незаряженные вакансии Pb. Эти вакансии впоследствии заполняются атомами из избытка свинца, а валентные электроны этих атомов диффундируют по кристаллу. Распространенными p-допантами являются Na2Te, K2Te и Ag2Te. Они замещают Te и создают незаряженные вакансии Te. Эти вакансии заполняются атомами Te, которые ионизируются, создавая дополнительные положительные дырки. Благодаря инженерии запрещенной зоны максимальное значение ZT для PbTe достигает 0,8–1,0 при ~650 K. Сотрудничество в Северо-Западном университете позволило повысить ZT PbTe за счет значительного снижения его теплопроводности с использованием "иерархической архитектуры во всех масштабах". Этот подход предполагает введение точечных дефектов, наноразмерных осадков и мезомасштабных границ зерен в качестве эффективных центров рассеяния фононов с различными средними свободными путями, не влияя на перенос носителей заряда. При применении этого метода рекордное значение ZT для PbTe, достигнутое в системе Na-легированного PbTe SrTe, составляет приблизительно 2,2. Кроме того, PbTe часто легируется оловом для получения теллурида свинца-олова, который используется в качестве материала для инфракрасных детекторов.
PbTe has proven to be a very important intermediate thermoelectric material. The performance of thermoelectric materials can be evaluated by the figure of merit, , in which is the Seebeck coefficient, is the electrical conductivity and is the thermal conductivity. In order to improve the thermoelectric performance of materials, the power factor needs to be maximized and the thermal conductivity needs to be minimized. The PbTe system can be optimized for power generation applications by improving the power factor via band engineering. It can be doped either n type or p type with appropriate dopants. Halogens are often used as n type doping agents. PbCl2, PbBr2 and PbI2 are commonly used to produce donor centers. Other n type doping agents such as Bi2Te3, TaTe2, MnTe2, will substitute for Pb and create uncharged vacant Pb sites. These vacant sites are subsequently filled by atoms from the lead excess and the valence electrons of these vacant atoms will diffuse through crystal. Common p type doping agents are Na2Te, K2Te and Ag2Te. They substitute for Te and create vacant uncharged Te sites. These sites are filled by Te atoms which are ionized to create additional positive holes. With band gap engineering, the maximum zT of PbTe has been reported to be 0.8 1.0 at ~650K. Collaborations at Northwestern University boosted the zT of PbTe by significantly reducing its thermal conductivity using ‘all scale hierarchical architecturing'. With this approach, point defects, nanoscale precipitates and mesoscale grain boundaries are introduced as effective scattering centers for phonons with different mean free paths, without affecting charge carrier transport. By applying this method, the record value for zT of PbTe that has been achieved in Na doped PbTe SrTe system is approximately 2.2. In addition, PbTe is also often alloyed with tin to make lead tin telluride, which is used as an infrared detector material.