Tellururo di bismuto
| tellururo di bismuto | |
|---|---|
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| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | Bi2Te3 |
| Massa molecolare (u) | 800.761 g/mol |
| Aspetto | polvere grigia |
| Numero CAS | [] |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 7.7 g/cm3 |
| Temperatura di fusione | 858,15[1] |
| Indicazioni di sicurezza | |
Il tellururo di bismuto (Bi2Te3) è un composto di bismuto e tellurio, che si presenta come polvere dal colore grigio. Il bismuto è allo stato di ossidazione +3. E' un semiconduttore che, quando è in lega con antimonio o selenio è un efficiente materiale termoeletrico per la refrigerazione o la generazione portatile di energia. Nel tellururo di bismuto sono stati osservati stati superficiali topologicamente protetti.
Indice |
Proprietà termoelettriche [modifica]
Il tellururo di bismuto è un semiconduttore stratificato a stretto passaggio avente la cella unitaria trigonale. La struttura delle bande di valenza e conduzione può essere descritta con un modello pluri-ellissoidale avente 6 ellissoidi a energia costante che sono centrati sui piani di riflessione.[2] Il Bi2Te3 si sfalda facilmente lungo l'asse trigonale, a causa del legame di Van der Waals tra atomi di tellurio adiacenti. Per questo, i materiali a base di tellururo di bismuto che sono utilizzati per la generazione di energia elettrica o applicazioni di raffreddamento devono essere policristallini. Inoltre, il coefficiente Seebeck del Bi2Te3 in massa si compensa attorno alla temperatura ambiente, obbligando ad utilizzare, per i dispositivi di generazione di energia, materiali che siano leghe di bismuto, antimonio, tellurio e selenio.[1]
Recentemente, i ricercatori hanno tentato di migliorare l'efficienza dei materiali a base di Bi2Te3 creando strutture in cui una o più dimensioni sono ridotte, come i nanofili o film sottili. In una di queste ricerche si è dimostrato che il tellururo di bismuto di tipo n ha un coefficiente di Seebeck (voltaggio per differenza di temperatura unitaria) aumentato di −287 μV/K a 54 °C[3]. Comunque si deve considerare che il coefficiente di Seebeck e la conduttività elettrica hanno un compromesso: a un maggiore coefficiente di Seebeck corrisponde una diminuita concentrazione di carrier e una diminuita conduttività elettrica.[4]
In un altro caso, i ricercatori riportano che il tellururo di bismuto ha elevata conduttività elettrica, pari a 1,1×105 S·m/m2 con una conduttività termica di reticolo molto bassa, pari a 1,20 W/(m2·K), similare a quella del vetro[5].
Occorrenza [modifica]
La forma minerale moderatamente rara del Bi2Te3 è la tellurobismuthite. Ci sono molti tellururi di bismuto naturali, che differiscono per la stechiometria, come anche composti del sistema Bi-Te-S-(Se), come ad esempio Bi2Te2S (tetradimite).
Note [modifica]
- ^ a b Satterthwaite, C. B. (1957). Electrical and Thermal Properties of Bi2Te3. Phys. Rev. 108 (5). DOI:10.1103/PhysRev.108.1164.
- ^ Caywood, L. P. (1970). Anisotropy of the constant energy surfaces in p-type Bi2Te3 and Bi2Se3 from galvanomagnetic coefficients. Phys. Rev. B. 2 (8). DOI:10.1103/PhysRevB.2.3209.
- ^ Tan, J. (2005). Proceedings of SPIE 5836: 711. DOI:10.1117/12.609819.
- ^ H. J. Goldsmid, A. R. Sheard, and D. A. Wright (1958). The performance of bismuth telluride thermojunctions. Br. J. Appl. Phys. 9 (9). DOI:10.1088/0508-3443/9/9/306.
- ^ M. Takeiishi et a'., Thermal conductivity measurements of Bismuth Telluride thin films by using the 3 Omega method, The 27th Japan Symposium on Thermophysical Properties, 2006, Kyoto. URL consultato in data 6 giugno 2009.
