stringtranslate.com

Селенид галлия(II)

Селенид галлия(II) ( Ga Se ) — это химическое соединение . Он имеет гексагональную слоистую структуру, похожую на структуру GaS . [1] Он является фотопроводником, [2] кристаллом генерации второй гармоники в нелинейной оптике , [3] и использовался в качестве материала для преобразования в дальний инфракрасный диапазон [4] на частотах 14–31 ТГц и выше. [5]

Использует

Говорят, что он имеет потенциал для оптических применений [6], но использование этого потенциала ограничено возможностью легко выращивать монокристаллы [7] Кристаллы селенида галлия показывают большие перспективы как нелинейный оптический материал и как фотопроводник . Нелинейные оптические материалы используются в преобразовании частоты лазерного света . Преобразование частоты включает в себя сдвиг длины волны монохроматического источника света, обычно лазерного света, на более высокую или более низкую длину волны света, которую невозможно получить с помощью обычного лазерного источника.

Существует несколько методов преобразования частоты с использованием нелинейных оптических материалов . Генерация второй гармоники приводит к удвоению частоты инфракрасных лазеров на углекислом газе . При оптической параметрической генерации длина волны света удваивается. Твердотельные лазеры ближнего инфракрасного диапазона обычно используются в оптических параметрических генерациях. [8]

Одной из изначальных проблем с использованием селенида галлия в оптике является то, что он легко ломается по линиям спайности, и поэтому его может быть трудно резать для практического применения. Однако было обнаружено, что легирование кристаллов индием значительно повышает их структурную прочность и делает их применение гораздо более практичным. [7] Однако остаются трудности с ростом кристаллов, которые необходимо преодолеть, прежде чем кристаллы селенида галлия смогут стать более широко используемыми в оптике.

Отдельные слои селенида галлия представляют собой динамически стабильные двумерные полупроводники, в которых валентная зона имеет форму перевернутой мексиканской шляпы, что приводит к переходу Лифшица при увеличении дырочного легирования. [9]

Интеграция селенида галлия в электронные устройства была затруднена его чувствительностью к воздуху. Было разработано несколько подходов для инкапсуляции моно- и нескольких слоев GaSe, что привело к улучшению химической стабильности и электронной подвижности. [10] [11] [12]

Синтез

Синтез наночастиц GaSe осуществляется путем реакции GaMe3 с триоктилфосфинселеном (TOPSe) в высокотемпературном растворе триоктилфосфина (TOP) и триоктилфосфиноксида (TOPO). [13]

Игра 3 + P[(CH 2 ) 7 CH 3 ] 3 Se → GaSe

Раствор 15 г TOPO и 5 мл TOP нагревают до 150 °C в течение ночи в атмосфере азота, удаляя всю воду, которая может присутствовать в исходном растворе TOP. Этот исходный раствор TOP подвергают вакуумной дистилляции при 0,75 торр, отбирая фракцию от 204 °C до 235 °C. Затем добавляют раствор TOPSe (12,5 мл TOP с 1,579 г TOPSe), и реакционную смесь TOPO/TOP/TOPSe нагревают до 278 °C. Затем вводят GaMe 3 (0,8 мл), растворенный в 7,5 мл дистиллированного TOP. После инъекции температура падает до 254 °C, а затем стабилизируется в диапазоне 266–268 °C через 10 минут. Затем начинают образовываться наночастицы GaSe, которые можно обнаружить по плечу в спектре оптического поглощения в диапазоне 400–450 нм. После наблюдения этого плеча реакционную смесь оставляют охлаждаться до комнатной температуры, чтобы предотвратить дальнейшую реакцию. После синтеза и охлаждения реакционный сосуд открывают и извлекают раствор наночастиц GaSe путем добавления метанола . Распределение наночастиц между полярной (метанол) и неполярной (TOP) фазами зависит от экспериментальных условий. Если смесь очень сухая, наночастицы разделяются в метанольную фазу. Однако, если наночастицы подвергаются воздействию воздуха или воды, частицы становятся незаряженными и разделяются в неполярную TOP фазу. [13]

Ссылки

  1. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. ^ Ричард Х. Бубе; Эдвард Л. Линд (1959). «Фотопроводимость кристаллов селенида галлия». Phys. Rev. 115 (5): 1159–1164. Bibcode :1959PhRv..115.1159B. doi :10.1103/PhysRev.115.1159.
  3. ^ JM Auerhammer; ER Eliel (1996). «Удвоение частоты среднего инфракрасного излучения в селениде галлия». Opt. Lett. 21 (11): 773–775. Bibcode :1996OptL...21..773A. doi :10.1364/OL.21.000773. PMID  19876154.
  4. ^ NB Singh; DR Suhre; V. Balakrishna; M. Marable*; R. Meyer*; N. Fernelius; FK Hopkins; D. Zelmon (1998). "Материалы для преобразования в дальнем инфракрасном диапазоне: селенид галлия для преобразования в дальнем инфракрасном диапазоне". Прогресс в области роста кристаллов и характеристики материалов . 37 (1): 47–102. doi :10.1016/S0960-8974(98)00013-8.
  5. ^ Кюблер, К.; и др. (2005). Кобаяши, Такаёши; Окада, Тадаши; Кобаяши, Тетсуро; и др. (ред.). Сверхширокополосное обнаружение многотерагерцовых полевых переходных процессов с помощью электрооптических датчиков GaSe (PDF) . Springer Series in Chemical Physics. Vol. 79. doi :10.1007/b138761. ISBN 3-540-24110-8.
  6. ^ Лиска, П.; Тампи, К.; Гратцель, М.; Бремо, Д.; Рудманн, Д.; Упадхайя, Х. (2006). «Нанокристаллический сенсибилизированный красителем солнечный элемент/медь-индий-галлий-селенид тонкопленочный тандем показывает эффективность преобразования более 15%». Applied Physics Letters . 88 (20): 203103. Bibcode : 2006ApPhL..88t3103L. doi : 10.1063/1.2203965.
  7. ^ ab В.Г. Воеводин и др. (2004). «Крупные монокристаллы селенида галлия: выращивание, легирование индием и характеризация». Оптические материалы . 26 (4): 495–499. Bibcode :2004OptMa..26..495V. doi :10.1016/j.optmat.2003.09.014.
  8. ^ Б. Сингх и др. (1998). «Материалы для преобразования в дальнем инфракрасном диапазоне: селенид галлия для преобразования в дальнем инфракрасном диапазоне». Прогресс в области роста кристаллов и характеристики материалов . 37 : 47. doi :10.1016/S0960-8974(98)00013-8.
  9. ^ В. Золёми; Н. Д. Драммонд; В. И. Фалько (2013). "Структура зон и оптические переходы в атомных слоях гексагональных халькогенидов галлия". Phys. Rev. B . 87 (19): 195403. arXiv : 1302.6067 . Bibcode :2013PhRvB..87s5403Z. doi :10.1103/PhysRevB.87.195403. S2CID  59569448.
  10. ^ Арора, Химани; Юнг, Ёнхун; Венанци, Томмазо; Ватанабэ, Кендзи; Танигучи, Такаши; Хюбнер, Рене; Шнайдер, Харальд; Хельм, Манфред; Хоун, Джеймс С.; Эрбе, Артур (20 ноября 2019 г.). «Эффективная пассивация гексагональным нитридом бора малослойных InSe и GaSe для улучшения их электронных и оптических свойств». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 11 (46): 43480–43487. дои : 10.1021/acsami.9b13442. hdl : 11573/1555190 . ISSN  1944-8244. PMID  31651146. S2CID  204884014.
  11. ^ Арора, Химани; Эрбе, Артур (2021). «Последние достижения в области контактной, мобильной и инкапсуляционной инженерии InSe и GaSe». InfoMat . 3 (6): 662–693. doi : 10.1002/inf2.12160 . ISSN  2567-3165.
  12. ^ Арора, Химани (2020). «Перенос заряда в двумерных материалах и их электронные приложения» (PDF) . Докторская диссертация . Получено 1 июля 2021 г. .
  13. ^ ab Chikan, V.; Kelley, D. (2002). "Синтез высоколюминесцентных наночастиц". Nano Letters . 2 (2): 141. Bibcode : 2002NanoL...2..141C. doi : 10.1021/nl015641m.

Внешние ссылки