Arseniuro de cadmio - Cadmium arsenide

Arseniuro de cadmio
Cristales de arseniuro de cadmio.jpg
Cd 3 As 2 cristales con orientaciones (112) y (400)
Arseniuro de cadmio STM2.jpg
Imagen STM de la superficie (112)
Nombres
Otros nombres
Diarseniuro de tricadmio
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChemSpider
Tarjeta de información ECHA 100.031.336 Edita esto en Wikidata
Número CE
  • InChI = 1 / 2As.3Cd / q2 * -3; 3 * + 2
    Clave: PYIKGNIRLAMTQG-UHFFFAOYAS
  • [Cd + 2]. [Cd + 2]. [Cd + 2]. [AsH6-3]. [AsH6-3]
Propiedades
Cd 3 como 2
Masa molar 487,08 g / mol
Apariencia sólido, gris oscuro
Densidad 3.031
Punto de fusion 716 ° C (1.321 ° F; 989 K)
se descompone en agua
Estructura
Tetragonal, tI160
I4 1 cd, No. 110
a  = 1,26512 (3) nm, c  = 2,54435 (4) nm
Peligros
Pictogramas GHS GHS06: tóxicoGHS07: NocivoGHS08: peligro para la saludGHS09: peligro ambiental
Palabra de señal GHS Peligro
H301 , H312 , H330 , H350 , H400 , H410
P201 , P202 , P260 , P261 , P264 , P270 , P271 , P273 , P280 , P281 , P284 , P301 + 310 , P302 + 352 , P304 + 340 , P308 + 313 , P310 , P311 , P312 , P320 , P321 , P322 , P330 , P363 , P391 , P403 + 233
NFPA 704 (diamante de fuego)
4
1
0
Dosis o concentración letal (LD, LC):
LD 50 ( dosis media )
sin datos
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.):
PEL (permitido)
[1910.1027] TWA 0,005 mg / m 3 (como Cd)
REL (recomendado)
California
IDLH (peligro inmediato)
Ca [9 mg / m 3 (como Cd)]
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referencias de Infobox

El arseniuro de cadmio ( Cd 3 As 2 ) es un semimetal inorgánico de la familia II-V . Exhibe el efecto Nernst .

Propiedades

Térmico

Cd 3 As 2 se disocia entre 220 y 280 ° C según la reacción

2 Cd 3 Como 2 (s) → 6 Cd (g) + Como 4 (g)

Se encontró una barrera energética para la vaporización no estequiométrica del arsénico debido a la irregularidad de las presiones parciales con la temperatura. El rango de la brecha de energía es de 0,5 a 0,6 eV. Cd 3 As 2 se funde a 716 ° C y cambia de fase a 615 ° C /

Transición de fase

El arseniuro de cadmio puro sufre varias transiciones de fase a altas temperaturas, lo que hace que las fases etiquetadas como α (estable), α ', α ”(metaestable) y β. A 593 ° se produce la transición polimórfica α → β.

α-Cd 3 As 2 ↔ α'-Cd 3 As 2 ocurre a ~ 500 K.
α'-Cd 3 As 2 ↔ α '' - Cd 3 As 2 ocurre a ~ 742 K y es una transición de fase regular de primer orden con un marcado bucle de histéresis.
α ”-Cd 3 As 2 ↔ β-Cd 3 As 2 ocurre a 868 K.

Se utilizó difracción de rayos X de monocristal para determinar los parámetros de la red de Cd 3 As 2 entre 23 y 700 ° C. La transición α → α ′ ocurre lentamente y, por lo tanto, lo más probable es que sea una fase intermedia. La transición α ′ → α ″ ocurre mucho más rápido que α → α ′ y tiene una histéresis térmica muy pequeña . Esta transición da como resultado un cambio en el eje cuádruple de la celda tetragonal, lo que provoca el hermanamiento de cristales . El ancho del bucle es independiente de la velocidad de calentamiento, aunque se vuelve más estrecho después de varios ciclos de temperatura.

Electrónico

El compuesto arseniuro de cadmio tiene una presión de vapor más baja (0,8 atm) que el cadmio y el arsénico por separado. El arseniuro de cadmio no se descompone cuando se vaporiza y se vuelve a condensar. La concentración de portadores en Cd 3 As 2 suele ser (1–4) × 10 18 electrones / cm 3 . A pesar de tener altas concentraciones de portadores, las movilidades de los electrones también son muy altas (hasta 10.000 cm 2 / (V · s) a temperatura ambiente).

En 2014, se demostró que Cd 3 As 2 era un material semimetálico análogo al grafeno que existe en una forma 3D que debería ser mucho más fácil de transformar en dispositivos electrónicos. Los semimetales de Dirac topológicos (TDS) tridimensionales (3D) son análogos masivos del grafeno que también exhiben una topología no trivial en su estructura electrónica que comparte similitudes con los aislantes topológicos. Además, un TDS puede potencialmente conducirse a otras fases exóticas (como semimetales de Weyl, aislantes de axiones y superconductores topológicos ), la espectroscopia de fotoemisión resuelta en ángulo reveló un par de fermiones de Dirac 3D en Cd 3 As 2 . En comparación con otros TDS 3D, por ejemplo, β-cristobalita BiO
2
y Na3Bi , Cd 3 As 2 es estable y tiene velocidades de Fermi mucho más altas. El dopaje in situ se utilizó para ajustar su energía Fermi.

Conductible

El arseniuro de cadmio es un semiconductor II-V que muestra una conductividad intrínseca de semiconductor de tipo n degenerada con una gran movilidad, baja masa efectiva y banda de conducción altamente no parabólica, o un semiconductor de espacio estrecho . Muestra una estructura de banda invertida y la brecha de energía óptica, por ejemplo , es menor que 0. Cuando se deposita por evaporación térmica (deposición) , el arseniuro de cadmio muestra el efecto Schottky ( emisión termoiónica ) y Poole-Frenkel en campos eléctricos altos.

Magnetorresistencia

El arseniuro de cadmio muestra oscilaciones cuánticas muy fuertes en la resistencia incluso a la temperatura relativamente alta de 100K. Esto lo hace útil para probar sistemas criomagnéticos, ya que la presencia de una señal tan fuerte es un claro indicador de funcionamiento.

Preparación

Esquema del crecimiento de vapor de cristales de Cd 3 As 2 usando un horno de alúmina.

El arseniuro de cadmio se puede preparar como vidrio semiconductor amorfo . Según Hiscocks y Elliot, la preparación de arseniuro de cadmio se hizo a partir de cadmio metálico, que tenía una pureza de 6 N de Kock-Light Laboratories Limited. Hoboken suministró β-arsénico con una pureza del 99,999%. Las proporciones estequiométricas de los elementos cadmio y arsénico se calentaron juntos. La separación fue difícil y prolongada debido a que los lingotes se adhirieron a la sílice y se rompieron. Se creó el crecimiento de Stockbarger líquido encapsulado. Los cristales se extraen de masas fundidas volátiles en encapsulamiento líquido. La masa fundida se cubre con una capa de líquido inerte, generalmente B 2 O 3 , y se aplica una presión de gas inerte mayor que la presión de vapor de equilibrio. Esto elimina la evaporación de la masa fundida, lo que permite que se produzca la siembra y el tirón a través de la capa de B 2 O 3 .

Estructura cristalina

La celda unitaria de Cd 3 As 2 es tetragonal. Los iones de arsénico están empaquetados cúbicamente y los iones de cadmio están coordinados tetraédricamente. Los sitios tetraédricos vacíos provocaron la investigación de von Stackelberg y Paulus (1935), quienes determinaron la estructura primaria. Cada ión de arsénico está rodeado por iones de cadmio en seis de las ocho esquinas de un cubo distorsionado y los dos sitios vacíos estaban en las diagonales.

La estructura cristalina del arseniuro de cadmio es muy similar a la del fosfuro de zinc (Zn 3 P 2 ) , el arseniuro de zinc (Zn 3 As 2 ) y el fosfuro de cadmio (Cd 3 P 2 ) . Estos compuestos del sistema cuaternario de Zn-Cd-P-As exhiben una solución sólida continua completa.

Efecto Nernst

El arseniuro de cadmio se utiliza en detectores de infrarrojos que utilizan el efecto Nernst y en sensores de presión dinámica de película fina . También se puede utilizar para fabricar magnetorresistores y en fotodetectores .

El arseniuro de cadmio se puede utilizar como dopante para HgCdTe .

Referencias

enlaces externos