Tellurure de plomb-étain - Lead tin telluride
Le tellurure de plomb-étain , également appelé PbSnTe ou Pb 1−x Sn x Te, est un alliage ternaire de plomb , d' étain et de tellure , généralement fabriqué en alliant soit de l'étain en tellurure de plomb, soit du plomb en tellurure d'étain . C'est un matériau semi-conducteur à bande interdite étroite IV-VI .
La bande interdite de Pb 1−x Sn x Te est ajustée en faisant varier la composition (x) dans le matériau. Le SnTe peut être allié au Pb (ou PbTe au Sn) afin d'ajuster la bande interdite de 0,29 eV (PbTe) à 0,18 eV (SnTe). Il est important de noter que contrairement aux chalcogénures II-VI , par exemple les chalcogénures de cadmium, de mercure et de zinc, la bande interdite dans Pb 1−x Sn x Te ne change pas linéairement entre les deux extrêmes. En revanche, à mesure que la composition (x) augmente, la bande interdite diminue, se rapproche de zéro dans le régime de concentration (0,32-0,65 correspondant à une température de 4 à 300 K, respectivement) et augmente encore vers la bande interdite en vrac de SnTe. Par conséquent, les alliages de tellurure de plomb-étain ont des bandes interdites plus étroites que leurs homologues au point final, ce qui fait du tellurure de plomb-étain un candidat idéal pour les applications optoélectroniques dans l' infrarouge moyen de 3 à 14 3m.
Propriétés
Le tellurure de plomb-étain est un semi-conducteur de type p à 300 K. La concentration de trous augmente à mesure que la teneur en étain augmente, ce qui entraîne une augmentation de la conductivité électrique . Pour la plage de composition x = 0 à 0,1, la conductivité électrique diminue avec l'augmentation de la température jusqu'à 500 K et augmente au-delà de 500 K. Pour la plage de composition, x ≥ 0,25, la conductivité électrique diminue avec l'augmentation de la température.
Le coefficient Seebeck de Pb 1−x Sn x Te diminue avec l'augmentation de la teneur en Sn à 300 K.
Pour la composition x > 0,25, la conductivité thermique de Pb 1−x Sn x Te augmente avec l'augmentation de la teneur en Sn. Les valeurs de conductivité thermique diminuent avec l'augmentation de la température sur toute la plage de composition, x > 0.
Pour Pb 1−x Sn x Te, la température optimale correspondant au facteur de puissance thermoélectrique maximal augmente avec l'augmentation de la composition x. Le pseudo-alliage binaire de tellurure de plomb et d'étain agit comme un matériau thermoélectrique sur une plage de température de 400 à 700 K.
Le tellurure de plomb-étain a un coefficient de température positif c'est-à-dire que pour une composition x donnée, la bande interdite augmente avec la température. Par conséquent, la stabilité de la température doit être maintenue tout en travaillant avec un laser à base de tellurure de plomb et d'étain . Cependant, l'avantage est que la longueur d' onde de fonctionnement du laser peut être simplement réglée en faisant varier la température de fonctionnement.
Le coefficient d'absorption optique du tellurure de plomb-étain est typiquement de ~750 cm- 1 contre ~50 cm- 1 pour les semi-conducteurs extrinsèques tels que le silicium dopé. La valeur de coefficient optique plus élevée garantit non seulement une sensibilité plus élevée, mais réduit également l'espacement requis entre les éléments détecteurs individuels pour empêcher la diaphonie optique rendant la technologie des circuits intégrés facilement accessible.
Application
En raison de la bande interdite réglable et de la température de fonctionnement relativement plus élevée du tellurure de plomb-étain par rapport au tellurure de mercure et de cadmium, il s'agit d'un matériau de choix pour les applications commerciales dans les sources IR, les filtres passe-bande et les détecteurs IR . Il a trouvé des applications en tant que dispositifs photovoltaïques pour détecter le rayonnement dans une fenêtre de 8 à 14 m.
Des lasers à diode monocristal Pb 1−x Sn x Te ont été utilisés pour la détection de polluants gazeux comme le dioxyde de soufre .
Les tellurures de plomb et d'étain ont été utilisés dans des dispositifs thermoélectriques.