Arseniuro de cadmi
El arseniuro de cadmi (Cd3As2) és un semimetal inorgànic de la família II-V. Presenta l'efecte Nernst.
Propietats
[editar | editar còdic]Tèrmiques
[editar | editar còdic]El Cd3As2 es disocia entre 220 i 280 °C segons la reacció[1]
2 Cd3As2(s) → 6 Cd(g) + As4(g)
Es va trobar una barrera energètica per a la vaporisació no estequiomètrica de l'arsènic per l'irregularitat de les pressions parcials en la temperatura. L'interval de la brecha energètica oscila entre 0,5 i 0,6 eV. El Cd3As2 fon a 716 °C i canvia de fase a 615 °C. [2]
Transició de fase
[editar | editar còdic]El arseniuro de cadmi pur experimenta vàries transicions de fase a altes temperatures, formant fases denominades α (estable), α', α" (metaestable) i β.[3] A 593° es produïx la transició polimòrfica α → β.
- α-Cd3As2 ↔ α'-Cd3As2 es produïx a 500 K.
- α'-Cd3As2 ↔ α''-Cd3As2 es produïx a 742 K i és una transició de fase regular de primer orde en marcat bucle de histéresis.
- α"-Cd3As2 ↔ β-Cd3As2 es produïx a 868 K.
Es va utilisar difracció de rajos X de monocristal per a determinar els paràmetros de ret de Cd3As2 entre 23 i 700 °C. La transició α → α′ es produïx llentament i, per tant, lo més provable és que es tracte d'una fase intermija. La transició α′ → α″ es produïx molt més ràpit que α → α′ i té una histéresis tèrmica molt menuda. Esta transició dona lloc a un canvi en el cuádruple eix de la cela tetragonal, lo que provoca la macla cristalina. L'esgambi del bucle és independent de la velocitat de calfament, encara que s'estretix despuix de varis cicles de temperatura.[4]
Electrònica
[editar | editar còdic]El compost arseniuro de cadmi té una pressió de vapor més baixa (0,8 atm) que el cadmi i l'arsènic per separat. El arseniuro de cadmi no es descompon quan es vaporiza i es torna a condensar. La concentració de portadors en Cd3As2 sol ser de (1-4)×1018 electrons/cm3. A pesar de tindre altes concentracions de portadors, les movilitat d'electrons també són molt altes (fins a 10.000 cm2/(V-s) a temperatura ambiente).[5]
En 2014 es va demostrar que el Cd3As2 és un material semimetálico anàlec al grafeno que existix en una forma tridimensional que deuria ser molt més fàcil de molejar en dispositius electrònics.[6][7]Els semimetales de Dirac topològics (TDS) tridimensionals (3D) són anàlecs a granel del grafeno que també presenten una topología no trivial en la seua estructura electrònica que compartix similituts en els aïllants topològics. Ademés, un TDS pot convertir-se potencialment en atres fases exòtiques (com els semimetales de Weyl, els aïllants axiónicos i els superconductores topològics). l'espectroscòpia de fotoemisión en resolució angular va revelar un parell de fermiones de Dirac tridimensionals en Cd3As2. En comparació a atres TDS 3D, per eixemple, la β-cristobalita BiO2 i Na3Bi, el Cd3As2 és estable i té velocitats de Fermi molt majors. Es va utilisar dopage in situ per a ajustar la seua energia de Fermi.[7]
Conducció
[editar | editar còdic]El arseniuro de cadmi és un semiconductor II-V que presenta una conductivitat intrínseca de semiconductor degenerado de tipo n en una gran movilitat, una massa efectiva baixa i una banda de conducció altament no parabòlica, o un semiconductor de brecha estreta. Presenta una estructura de banda invertida i la brecha d'energia òptica, per eixemple, és inferior a 0. Quan es deposita per evaporament tèrmica (deposición), el arseniuro de cadmi mostra l'efecte Schottky (emissió termoiònica) i Poole-Frenkel a camps elèctrics elevats.[8]
Magnetorresistencia
[editar | editar còdic]El arseniuro de cadmi mostra oscilacions quàntiques molt fortes en la resistència inclús a la temperatura relativament alta de 100K.[9] Açò ho fa útil per a provar sistemes criomagnéticos, ya que la presència d'una senyal tan forta és un clar indicador de funcionament.
Preparació
[editar | editar còdic]
El arseniuro de cadmi pot preparar-se com cristal semiconductor amorfo. Segons Hiscocks i Elliot,[2]la preparació de arseniuro de cadmi es va fer a partir de cadmi metàlic, que tenia una purea de 6 N de Kock-Light Laboratories Limited. Hoboken suministrava β-arsènic en una purea del 99,999%. Es varen calfar conjuntament proporcions estequiomètriques dels elements cadmi i arsènic. La separació va ser difícil i llarga degut a que els lingots es pegaven a la sílice i es trencaven. Es va crear un creiximent Stockbarger encapsulado en líquit. Els cristals s'extrauen de fosos volàtils en encapsulación líquida. La massa fosa es cobrix en una capa de líquit inerte, normalment B2O3, i s'aplica una pressió de gas inerte superior a la pressió de vapor d'equilibri. Açò elimina l'evaporament de la massa fosa, lo que permet que la sembra i l'extracció es produïxquen a través de la capa de B2O3.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ “Mass Spectrometric Study of the Nonstoichiometric Vaporization of Cadmium Arsenide1” (1964). The Journal of Physical Chemistry 68 (3): 606–612. doi:.
- ↑ 2,0 2,1 “On the preparation, growth and properties of Cd3As2” (1969). Journal of Materials Science 4 (9): 784–788. doi:. Bibcode: 1969JMatS...4..784H.
- ↑ “A refinement of the crystal structure of α"-Cd3As2” (1969). Acta Crystallographica Section B 25 (5): 988–990. doi:.
- ↑ “Thermal expansion and phase transitions of Cd3As2 and Zn3As2” (1973). Physica Status Solidi A 18 (2): 723–730. doi:. Bibcode: 1973PSSAR..18..723P.
- ↑ “Inverted band structure of Cd3As2” (1979). Physica Status Solidi B 94 (1): K57–K60. doi:. Bibcode: 1979PSSBR..94...57D.
- ↑ “Observation of a three-dimensional topological Dirac semimetal phase in high-mobility Cd3As2” (2014). Nature Communications 5: 3786. doi:. PMID 24807399. Bibcode: 2014NatCo...5.3786N.
- ↑ 7,0 7,1 “A stable three-dimensional topological Dirac semimetal Cd3As2” (2014). Nature Materials 13 (7): 677–81. doi:. PMID 24859642. Bibcode: 2014NatMa..13..677L.
- ↑ “Van der Pauw resistivity measurements on evaporated thin films of cadmium arsenide, Cd3As2” (2006). Applied Surface Science 252 (15): 5508–5511. doi:. Bibcode: 2006ApSS..252.5508D.
- ↑ “Linear Magnetoresistance Caused by Mobility Fluctuations in -Doped” . Physical Review Letters 114 (11). doi:. PMID 25839304.
- ↑ “Large single crystal growth, transport property, and spectroscopic characterizations of three-dimensional Dirac semimetal Cd3As2” (2015). Scientific Reports 5: 12966. doi:. PMID 26272041. Bibcode: 2015NatSR...512966S.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Arseniuro de cadmio» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.