Kviksølv tellurid

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 10. juli 2018; checks kræver 7 redigeringer .
Kviksølv tellurid

Krystalstruktur
af sphalerit type HgTe
Systematisk navn Kviksølv(II)tellurid
Andre navne Kviksølv tellurid
Kemisk formel HgTe
Empirisk formel Hg1 −X Te1 +X ,
X = 0-0,1
Udseende
næsten sorte kubiske krystaller
Ejendomme
Molar masse 329,19 g / mol
Smeltetemperatur 610±1°C
Kogetemperatur dec.
Nedbrydningstemperatur 850°C
Massefylde 8,12 g/cm³
Relativ permittivitet 20.8
Varmeledningsevne 2,7 W/(m K)
Lineær ekspansionskoefficient 5,2×10 −6 1/K
Struktur
Krystalcelle Kubisk,
zinkblandet type
rumgruppe F-43m
koordinationsnummer fire
Klassifikation
CAS registreringsnummer 12068-90-5
EF-registreringsnummer 235-108-9
PubChem 82914
Kode SMIL [Te]=[Hg]
InChI kode InChI=1S/Hg.Te
Hvor det ikke er angivet, er data givet under  standardbetingelser  (25 °C, 100 kPa).

Kviksølvtellurid  er en binær uorganisk forbindelse af kviksølv (Hg) og tellur (Te) med formlen HgTe, et halvmetal , med et båndgab på nul ved 0 K. Det udviser topologiske isoleringsegenskaber . Det forekommer naturligt som det sjældne mineral coloradoit .

Beskrivelse af kviksølvtellurid

Generelle egenskaber

Kviksølvtellurid er en binær forbindelse dannet ved vekselvirkning mellem ækviatomiske mængder kviksølv og tellur. Den stabile krystallinske modifikation har strukturen af ​​zinkblanding (sphalerit). Gitteret består af to gensidigt gennemtrængende fladecentrerede kubiske gitter, forskudt det ene i forhold til det andet langs kubens diagonal med 1/4 af dens længde. Denne struktur adskiller sig fra strukturen af ​​en diamantkrystal ved, at atomerne i undergitterne er forskellige, især i HgTe indeholder det ene undergitter kviksølvatomer, og det andet indeholder telluratomer. Kviksølv har to valenselektroner (6s underskal), og tellur har seks valenselektroner (5s skal og delvist fyldt 5p underskal), og summen af ​​valenselektronerne for de to nærmeste atomer er altid otte. Således, som i diamant, vil hvert atom have fire valenselektroner for at danne fire valensbindinger rettet langs akserne af et regulært tetraeder. Fire uparrede elektroner er nødvendige for at danne fire valensbindinger. Grundet Pauli -princippet skal en af ​​de to s-elektroner gå til p-kredsløbet. Der opstår således en tetravalent sp3-tilstand. Som følge af forskellen i ladningerne af ioner i krystalgitteret af Hg 2+ og Te 6+ har den kemiske binding i HgTe desuden en blandet ionisk-kovalent karakter. En anden vigtig egenskab ved zinkblandingsstrukturen forbundet med tilstedeværelsen af ​​to forskellige atomer er fraværet af et inversions (symmetri) center.

Et af kendetegnene ved kviksølvtellurid er, at dets sammensætning kan have betydelige afvigelser fra den støkiometriske sammensætning (antallet af kviksølv- og telluratomer i krystallen er ikke det samme). Derfor er egenskaberne af HgTe i høj grad bestemt af afvigelser fra den støkiometriske sammensætning og tilstedeværelsen af ​​punktdefekter, der påvirker de elektriske egenskaber som atomer af fremmede urenheder. Derfor er dataene fra forskellige forskere om typen af ​​elektrisk ledningsevne af HgTe modstridende.

Fysisk og elektrofysisk

Det er næsten sorte kubiske krystaller med en gitterkonstant på 0,646 nm ved 300 K. Mohs hårdhed 2-2,5. Bulk-elasticitetsmodulet er omkring 42 GPa, styrken er omkring 300 MPa. Under normale forhold er en krystalstruktur af sphalerittypen stabil, ved høje tryk gennemgår krystallen en faseovergang og får en trigonal syngoni af cinnobertypen (α-HgS).

Ifølge dets elektriske egenskaber er det et halvmetal , det vil sige ved 0 K er valensbåndene i kontakt, men overlapper ikke, derfor er dets ledningsevne i modsætning til halvledere ikke lig med 0 ved 0 K, men ligesom halvledere , stiger den med stigende temperatur på grund af overlapningen af ​​valensbåndene og ledningsbåndene.

HgTe har en unik kvanteegenskab - topologisk isolering på grund af kvantebrønden i dens tynde film. I dette tilfælde er krystallen en isolator indeni og en leder i et tyndt ydre lag. Tegnene på sådan adfærd blev første gang rapporteret af O.V. Pankratov og kolleger i 1986 [1] , og effekten blev opdaget af M. Koenig og kolleger i 2007 [2]

Kemisk

Atombindingerne i HgTe er næsten kovalente og svage. Entalpien for dannelse fra grundstofferne er omkring −32 kJ/mol. Det nedbrydes let selv af svage syrer, for eksempel organiske eller hydroiodiske:

Det resulterende hydrogentellurid er meget giftigt, så HgTe betragtes som en giftig forbindelse.

Henter

Direkte syntese fra grundstoffer - langvarig opvarmning af metallisk tellur i kviksølvdamp ved forhøjet tryk i en forseglet kvarts ampul:

Epitaksielle enkeltkrystal HgTe-film kan opnås ved gasepitaksi ved at nedbryde organoelementforbindelser af tellur og kviksølv.

Se også

Noter

  1. ↑ Berchenko N N, Pashkovsky M V "Mercury Telluride - a semiconductor with a zero band gap", Uspekhi Fizicheskikh Nauk 1976, bind 119, nr. 6, s. 223-255 DOI: 10.3367/UFNr.0119.197606b.0223
  2. ↑ Konig, Markus; Steffen Wiedmann, Christoph Brune, Andreas Roth, Hartmut Buhmann, Laurens W. Molenkamp, ​​Xiao-Liang Qi, Shou-Cheng Zhang. Quantum Spin Hall Insulator State in HgTe Quantum Wells  (engelsk)  // Science : journal. - 2007. - 2. november ( bd. 318 , nr. 5851 ). - S. 766-770 . - doi : 10.1126/science.1148047 . - . - arXiv : 0710.0582 . — PMID 17885096 . Arkiveret fra originalen den 11. maj 2010.

Litteratur



  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier