دانشمندان کشف کلاس جدید از نیمه رسانایی آنتروپی-تثبیت مواد

نیمه هادی ها هستند و مهم مواد در بسیاری از برنامه های کاربردی مانند دیجیتال و آنالوگ, الکترونیک, سلول های خورشیدی Led و لیزر. نیمه رسانایی آلیاژهای بسیار مفید برای این برنامه از خواص آن می توان مهندسی توسط تنظیم مخلوط کردن نسبت و یا آلیاژ مواد تشکیل دهنده. اما سنتز چند نیمه هادی آلیاژهای شده است یک چالش بزرگ با توجه به ترمودینامیکی مرحله جداسازی از آلیاژ به مرحله مجزا صورت گرفت. به تازگی محققان دانشگاه میشیگان Emmanouil (Manos) Kioupakis و Pierre F. P. Poudeu هر دو در علم مواد و مهندسی مورد استفاده آنتروپی برای ایجاد ثبات در یک کلاس جدید از مواد نیمه رسانایی بر اساس GeSnPbSSeTe بالا آنتروپی ourchalcogenide آلیاژهای یک کشف است که هموار راه را برای گسترده تر تصویب آنتروپی-تثبیت نیمه هادی ها در برنامه های کاربردی.

آنتروپی ترمودینامیکی یک مقدار که quantifies درجه اختلال در مواد استثمار شده است به سنتز یک آرایه وسیعی از رمان مواد با مخلوط کردن eachcomponent در یک equimolar مد از بالا آنتروپی آلیاژهای فلزی به آنتروپی-تثبیت سرامیک. با وجود داشتن زیادی آنتالپی از مخلوط کردن این مواد به طرز شگفت انگیزی می crystalize در یک تک کریستال ساختار فعال زیادی configurational آنتروپی در شبکه. Kioupakis و Poudeu فرضیه که این اصل آنتروپی ثبات می تواند به غلبه بر سنتز چالش های نیمه رسانایی آلیاژهای است که ترجیح می دهند به تفکیک به thermodynamically با ثبات تر شده است. آنها آزمایش فرضیه خود را بر روی یک 6-جزء دوم-ششم chalcogenide آلیاژ به دست آمده از PbTe ساختار با مخلوط کردن Ge, Sn, Pb و در کاتیون سایت, و, S, Se, و Te در آنیون سایت.

با استفاده از توان بالا برای اولین بار-اصول محاسبات Kioupakis کشف فعل و انفعال پیچیده بین آنتالپی و آنتروپی در GeSnPbSSeTe بالا آنتروپی chalcogenide آلیاژهای. او در بر داشت که بزرگ configurational آنتروپی از هر دو آنیون و کاتیون sublattices تثبیت آلیاژهای به تک فاز rocksalt راه حل های جامد در درجه حرارت رشد. با وجود اینکه metastable در دمای اتاق این راه حل های جامد را می توان حفظ سریع خنک کننده تحت شرایط محیط است. Poudeu بعد از تایید این نظریه پیش بینی شده توسط سنتز این equimolar ترکیب (Ge1/3Sn1/3Pb1/3S1/3Se1/3Te1/3) دو مرحله جامد-واکنش دولت به دنبال رفع سریع در نیتروژن مایع است. سنتز قدرت نشان داد به خوبی تعریف شده XRD مربوط به خالص rocksalt ساختار. بعلاوه آنها مشاهده برگشت مرحله انتقال بین تک فاز جامد محلول و چند مرحله جداسازی از DSC تجزیه و تحلیل و متوسط وابسته XRD است که یکی از ویژگی های کلیدی از آنتروپی ثبات.

چه چیزی باعث بالا آنتروپی chalcogenide جذاب است که خود را خواص عملکردی. قبلا کشف شده بالا آنتروپی مواد یا انجام فلزات و یا عایق سرامیک با روشن و غلا در نیمه رسانایی رژیم است. Kioupakis و Poudeu یافت که. این equimolar GeSnPbSSeTe است ambipolarly dopable نیمه هادی با شواهدی از یک محاسبه گاف 0.86 eV و علامت برگشت از اندازه گیری Seebeck coefficient بر نوع p دوپینگ با Na acceptors و n-نوع دوپینگ با دو اهدا کنندگان. این آلیاژ همچنین نمایشگاه ultralow هدایت حرارتی است که تقریبا مستقل از دما است. این جذاب خواص عملکردی را GeSnPbSSeTe امیدوار کننده مواد جدید باید مستقر در الکترونیک نوری فتوولتائیک و حرارتی دستگاه های.

آنتروپی ثبات کلی و روش قدرتمند برای تحقق بخشیدن به یک آرایه وسیعی از مواد ساخته. کشف آنتروپی ثبات در نیمه رسانایی chalcogenide آلیاژهای توسط این تیم در UM است که تنها نوک کوه یخ است که می تواند راه را برای رمان های کاربردی برنامه های کاربردی از آنتروپی-تثبیت مواد.

داستان منبع:

مواد ارائه شده توسط دانشگاه میشیگان دانشکده مهندسی. توجه داشته باشید: محتوا ممکن است برای ویرایش سبک و طول.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *