Tellururo di bismuto

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tellururo di bismuto
Struttura del tellururo di bismuto
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare Bi2Te3
Massa molecolare (u) 800.761 g/mol
Aspetto polvere grigia
Numero CAS [1304-82-1]
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. È 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.

Proprietà termoelettriche[modifica | modifica sorgente]

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 | modifica sorgente]

Un'immagine al microscopio elettronico di piccoli cristalli di tellururo di bismuto, nella stessa forma cristallina della tellurobismuthite.

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 | modifica sorgente]

  1. ^ a b Satterthwaite, C. B. e R. Ure, Electrical and Thermal Properties of Bi2Te3 in Phys. Rev., vol. 108, nº 5, 1957, p. 1164, DOI:10.1103/PhysRev.108.1164.
  2. ^ Caywood, L. P. e G. Miller, Anisotropy of the constant energy surfaces in p-type Bi2Te3 and Bi2Se3 from galvanomagnetic coefficients in Phys. Rev. B., vol. 2, nº 8, 1970, p. 3209, DOI:10.1103/PhysRevB.2.3209.
  3. ^ Tan, J., Thermoelectric properties of bismuth telluride thin films deposited by radio frequency magnetron sputtering in Proceedings of SPIE, vol. 5836, 2005, p. 711, DOI:10.1117/12.609819.
  4. ^ H. J. Goldsmid, A. R. Sheard, and D. A. Wright, The performance of bismuth telluride thermojunctions in Br. J. Appl. Phys., vol. 9, nº 9, 1958, p. 365, DOI:10.1088/0508-3443/9/9/306.
  5. ^ 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 il 6 giugno 2009 (archiviato dall'url originale il 28 giugno 2007).

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]