El seleniuro de galio (II) ( Ga Se ) es un compuesto químico . Tiene una estructura de capa hexagonal, similar a la de GaS . [1] Es un fotoconductor, [2] un cristal de segunda generación armónica en óptica no lineal , [3] y se ha utilizado como material de conversión de infrarrojo lejano [4] a 14-31 THz y superiores. [5]
Nombres | |
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Nombre IUPAC Seleniuro de galio | |
Otros nombres Monoselenuro de galio | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.031.523 |
PubChem CID | |
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Propiedades | |
GaSe | |
Masa molar | 148,69 g / mol |
Apariencia | sólido marrón |
Densidad | 5,03 g / cm 3 |
Punto de fusion | 960 ° C (1760 ° F; 1230 K) |
Brecha de banda | 2,1 eV ( indirecto ) |
Índice de refracción ( n D ) | 2.6 |
Estructura | |
hexagonal, HP8 | |
P6 3 / mmc, No. 194 | |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Galio óxido (II) , sulfuro de galio (II) , galio (II) telururo |
Otros cationes | Seleniuro de zinc (II) , monoselenuro de germanio , monoselenuro de indio |
Compuestos relacionados | Seleniuro de galio (III) |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Usos
Se dice que tiene potencial para aplicaciones ópticas [6], pero la explotación de este potencial se ha visto limitada por la capacidad de hacer crecer fácilmente monocristales [7]. Los cristales de seleniuro de galio son muy prometedores como material óptico no lineal y fotoconductor . Los materiales ópticos no lineales se utilizan en la conversión de frecuencia de la luz láser . La conversión de frecuencia implica el cambio de la longitud de onda de una fuente de luz monocromática , generalmente luz láser, a una longitud de onda de luz mayor o menor que no se puede producir a partir de una fuente láser convencional.
Existen varios métodos de conversión de frecuencia que utilizan materiales ópticos no lineales . La segunda generación de armónicos conduce a duplicar la frecuencia de los láseres infrarrojos de dióxido de carbono . En la generación paramétrica óptica, la longitud de onda de la luz se duplica. Los láseres de estado sólido de infrarrojo cercano se utilizan generalmente en generaciones paramétricas ópticas. [8]
Un problema original con el uso de seleniuro de galio en la óptica es que se rompe fácilmente a lo largo de las líneas de escisión y, por lo tanto, puede ser difícil de cortar para una aplicación práctica. Sin embargo, se ha descubierto que el dopado de los cristales con indio mejora en gran medida su resistencia estructural y hace que su aplicación sea mucho más práctica. [7] Sin embargo, persisten dificultades con el crecimiento de cristales que deben superarse antes de que los cristales de seleniuro de galio se utilicen más ampliamente en óptica.
Las capas individuales de seleniuro de galio son semiconductores bidimensionales dinámicamente estables, en los que la banda de valencia tiene una forma de sombrero mexicano invertida, lo que lleva a una transición de Lifshitz a medida que aumenta el dopaje del orificio. [9]
Síntesis
La síntesis de nanopartículas de GaSe se lleva a cabo mediante la reacción de GaMe 3 con trioctilfosfina selenio (TOPSe) en una solución a alta temperatura de trioctilfosfina (TOP) y óxido de trioctilfosfina (TOPO). [10]
- GaMe 3 + P [(CH 2 ) 7 CH 3 ] 3 Se → GaSe
Una solución de 15 g de TOPO y 5 ml de TOP se calienta a 150 ° C durante la noche bajo nitrógeno, eliminando el agua que pueda estar presente en la solución original de TOP. Esta solución TOP inicial se destila al vacío a 0,75 torr, llevando la fracción de 204 ° C a 235 ° C. A continuación, se añade una solución de TOPSe (12,5 ml de TOP con 1,579 g de TOPSe) y la mezcla de reacción de TOPO / TOP / TOPSe se calienta a 278 ° C. Luego se inyecta GaMe 3 (0,8 ml) disuelto en 7,5 ml de TOP destilado. Después de la inyección, la temperatura desciende a 254 ° C antes de estabilizarse en el rango de 266 a 268 ° C después de 10 minutos. Entonces, las nanopartículas de GaSe comienzan a formarse y pueden ser detectadas por un hombro en el espectro de absorción óptica en el rango de 400 a 450 nm. Después de observar este hombro, la mezcla de reacción se deja enfriar a temperatura ambiente para evitar más reacciones. Después de la síntesis y el enfriamiento, se abre el recipiente de reacción y se logra la extracción de la solución de nanopartículas de GaSe mediante la adición de metanol . La distribución de nanopartículas entre las fases polar (metanol) y no polar (TOP) depende de las condiciones experimentales. Si la mezcla está muy seca, las nanopartículas se reparten en la fase de metanol. Sin embargo, si las nanopartículas se exponen al aire o al agua, las partículas se descargan y se dividen en la fase TOP no polar. [10]
Referencias
- ^ Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Richard H. Bube; Edward L. Lind (1959). "Fotoconductividad de cristales de selenuro de galio". Phys. Rev. 115 (5): 1159-1164. Código bibliográfico : 1959PhRv..115.1159B . doi : 10.1103 / PhysRev.115.1159 .
- ^ JM Auerhammer; ER Eliel (1996). "Frecuencia de duplicación de la radiación del infrarrojo medio en seleniuro de galio". Optar. Letón. 21 (11): 773. Bibcode : 1996OptL ... 21..773A . doi : 10.1364 / OL.21.000773 .
- ^ NB Singh; DR Suhre; V. Balakrishna; M. Marable *; R. Meyer *; N. Fernelius; FK Hopkins; D. Zelmon (1998). "Materiales de conversión de infrarrojo lejano: seleniuro de galio para aplicaciones de conversión de infrarrojo lejano". Progreso en el crecimiento de cristales y caracterización de materiales . 37 (1): 47–102. doi : 10.1016 / S0960-8974 (98) 00013-8 .
- ^ Kübler, C .; et al. (2005). Kobayashi, Takayoshi; Okada, Tadashi; Kobayashi, Tetsuro; et al. (eds.). Detección de banda ultraancha de transitorios de campo multi-THz con sensores electroópticos GaSe (PDF) . Serie Springer en Física Química. 79 . doi : 10.1007 / b138761 . ISBN 3-540-24110-8.
- ^ Liska, P .; Thampi, K .; Gratzel, M .; Bremaud, D .; Rudmann, D .; Upadhyaya, H. (2006). "Tándem de película fina de seleniuro de galio, indio y cobre sensibilizado con colorante nanocristalino que muestra una eficiencia de conversión superior al 15%". Letras de Física Aplicada . 88 (20): 203103. Código Bibliográfico : 2006ApPhL..88t3103L . doi : 10.1063 / 1.2203965 .
- ^ a b VG Voevodin; et al. (2004). "Grandes monocristales de seleniuro de galio: cultivo, dopaje por In y caracterización". Materiales ópticos . 26 (4): 495–499. Código bibliográfico : 2004OptMa..26..495V . doi : 10.1016 / j.optmat.2003.09.014 .
- ^ B. Singh; et al. (1998). "Materiales de conversión de infrarrojo lejano: seleniuro de galio para aplicaciones de conversión de infrarrojo lejano". Progreso en el crecimiento de cristales y caracterización de materiales . 37 : 47. doi : 10.1016 / S0960-8974 (98) 00013-8 .
- ^ V. Zolyomi; ND Drummond; VI Fal'ko (2013). "Estructura de bandas y transiciones ópticas en capas atómicas de calcogenuros de galio hexagonales". Phys. Rev. B . 87 (19): 195403. arXiv : 1302.6067 . Código bibliográfico : 2013PhRvB..87s5403Z . doi : 10.1103 / PhysRevB.87.195403 .
- ^ a b Chikan, V .; Kelley, D. (2002). "Síntesis de nanopartículas altamente luminiscentes". Nano Letras . 2 (2): 141. Bibcode : 2002NanoL ... 2..141C . doi : 10.1021 / nl015641m .
enlaces externos
- Nanopartículas de selenuro de galio utilizadas en la conversión de energía solar ( ScienceDaily ).