テルル化アンチモン（Antimony telluride, Sb2Te3）素材と供給

テルル化アンチモン（Antimony telluride, Sb2Te3）素材と供給

テルル化アンチモン（Antimony telluride, Sb2Te3）は、化学式 Sb2Te3 の無機化合物です。他のプニクトゲン カルコゲナイド層状材料と同様に、層状構造を持つ灰色の結晶性固体です。層は、アンチモンの 2 つの原子シートとテルルの 3 つの原子シートで構成され、弱いファン デル ワールス力によって結合されています。 Sb2Te3 はバンドギャップ 0.21 eV の狭ギャップ半導体です。また、トポロジカル絶縁体であるため、厚さに依存する物理的特性を示します。

アンチモンとビスマスの他の二元カルコゲニドと同様に、Sb2Te3 はその半導体特性について調査されています。適切なドーパントをドーピングすることで、n 型と p 型の両方の半導体に変換できます。Sb2Te3 に鉄をドーピングすると、純粋な Sb2Te3 で検出される単一の周波数とは対照的に、複数のフェルミ ポケットが導入され、キャリア密度と移動度が低下します。Sb2Te3 はテルル化ゲルマニウム GeTe と疑似二元系金属間化合物系ゲルマニウム-アンチモン-テルルを形成します。テルル化ビスマス Bi2Te3 と同様に、テルル化アンチモンは大きな熱電効果を持つため、冷蔵庫の材料に使用されます。

テルル (原子記号: Te、原子番号: 52) は、原子半径 127.60 のブロック P、16 族、5 周期の元素です。テルルのボーア模型テルルの各殻の電子数は 2、8、18、18、6 で、その電子配置は (Kr) 4d10 5s2 5p4 です。テルルは 1782 年に Franz Muller von Reichenstein によって発見され、1798 年に Martin Heinrich Klaproth によって最初に分離されました。テルル原子の半径は 140 pm で、ファン デル ワールス半径は 206 pm です。元素テルルテルルは、銅精錬の副産物として生成される陽極スラッジから最も一般的に供給されます。テルリウムという名前は、地球を意味するギリシャ語のTellusに由来します。

テルル化アンチモン（Antimony telluride）は、Sb2Te3という式を持つ層状構造からなる無機化合物です。 3つのアンチモン（antimony）と2つのテルリウム（tellurium）原子で構成され、弱いファンデルワールス力によって固定されています。 Sb2Te3は、バンドギャップが0.21Evのネロギャップセミコンダクタ半導体です。内部は絶縁体ですが、表面には電気が流れる特徴を持つ位相絶縁体（Topological Insulator）なので、厚さに応じた物理的特性を示します。結晶性物質は、5つの原子シートを形成します（順序：Te-Sb-Te-Sb-Te）。層状構造と弱い層間力により、大量のテルル化アンチモン（Antimony telluride）が機械的に剥離し、単一シートを分離します。

テルル化アンチモン(Antimony telluride)材料の応用

Sb2Te3 は、半導体、トポロジカル絶縁体、および熱電材料です。 層はファン デル ワールス相互作用によって積み重ねられ、薄い 2D 層に剥離することができます。 テルル化アンチモンは、グループ 15 のメタロイド トリカルコゲナイドに属します。Sb2Te3 結晶は、典型的な横方向のサイズが ~0.6 ～ 0.8 cm で、長方形の形状をしており、金属的な外観をしています。

テルル化アンチモン（Antimony telluride）は、飽和吸収を含む非線形光学特性を示します。主に電流と熱流の相互作用により、熱エネルギーをある物体から他の物体に移送する熱電デバイス（thermoelectric device）に使われます。発電機、クーラー、熱センサーなど、私たちが日常生活の中でよく使う家電製品の生産に利用されています。また、非線形変調器、超高速レーザー用飽和吸収体などの光学装置でもテルル化アンチモン（Antimony telluride）が利用されています。

ナノ構造は、サイズと厚さを調整および制御することにより、優れた熱電特性を示す可能性があり、競合する電気特性と熱特性は、界面と粒界を操作することで分離できます。 アンチモンナノプレートレットの熱電特性に対する厚さの影響の研究では、実用的なソルボサーマル法を使用して、異なるサイズの Sb2Te3 ナノプレートレットを製造しました。 小板の厚さは 10 nm から 100 nm のサイズに調整され、反対側の端の長さは化学条件を変更することによって 1 から 10 μm の間で変化しました。 その結果、粒子サイズを操作することで、キャリア輸送に利益をもたらし、薄いプレートレットのフォノンをブロックするのに適したものになり、熱伝導率が大幅に低下し、同時に電気伝導率が増加しました。 結果は、最適化された性能指数 ZT が薄いサンプルで 0.2 から 1.0 に増加し、サイズに依存する熱電性能の包括的な理解を提供することを示しました。

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