사마륨모노칼코제네이드

Samarium monochalcogenides

사마륨 모노칼코제네이드(Mamarium monochalcogenides)는 SmX 성분과의 화학 화합물로, 여기서 sm은 란타니드 원소 사마륨을 의미하며, X는 세 가지 찰코겐 원소 중 하나를 의미하며, 결과적으로 smS, smS 또는 smTe 또는 smTe를 의미한다.이러한 화합물에서 사마륨은 공식적으로 산화 상태 +2를 보이는 반면, 보통 +3 상태를 가정하여 화학 공식인 SmX와23 함께 찰코제니드가 발생한다.

합성

사마륨 모노칼코제네이드의 단일 결정체나 다결정체는 금속을 황, 셀레늄 또는 텔루륨 증기로 고온에서 반응시켜 얻을 수 있다.[1]박막은 전자와 적절한 가스 대기(예[2]: SMS용 이황화 수소)가 있는 사마륨 금속 표적의 폭격인 자석론 스퍼터링 또는 전자 빔 물리적 증기 증착을 통해 얻을 수 있다.[3]

특성.

공식 격자 상수
nm[1] 		저항성
옴·cm		 밴드 갭
eV
SMS 0.597 0.001–0.01 0.15
smSe 0.620 ~3000 0.45
smTe 0.6594 ~1000 0.65

사마륨 모노칼코제니드는 암석 소금의 입방결정 구조를 가진 흑색 반도체 고형분이다.적당한 정수압의 적용은 그것들을 금속으로 바꾼다.smSe와 smTe에서 각각 45kbar와 60kbar 정도에서 전환이 지속되는 반면, smS에서는 갑작스럽고 6.5kbar만 필요하다.비슷한 효과가 또 다른 란타니드인 툴륨의 단색칼코제네이드에서도 관찰된다.[4]이를 통해 SMS를 긁거나 기계적으로 연마할 때 검은색에서 황금색으로 화려한 색상이 변하게 된다.[3][5]전환으로 결정 구조가 바뀌지는 않지만 결정 체적이 급격히 감소(약 15%)[6]한다.이력(hysteresis)이 관찰되는데, 즉 압력이 방출되었을 때 SMS는 약 0.5kbar의 훨씬 낮은 압력에서 반도체 상태로 되돌아간다.[1]

색과 전기 전도성뿐만 아니라 압력이 증가함에 따라 사마륨 모노칼코제네이드에서도 다른 성질이 변화한다.이들의 금속성 거동은 각각 sms, smS, smS, smTe에서 0.15, 0.45, 0.65 eV의 제로 압력인 밴드 간극 감소에서 비롯된다.[1][4]전환 압력(SMS에서 6.5kbar)에서는 간극이 여전히 유한하며 저저항성은 좁은 대역 간극을 가로질러 열적으로 활성화된 캐리어의 생성에서 발생한다.SMS가 진정한 금속이 되면 그 간격은 약 20kbar에서 붕괴된다.이 압력에서 물질은 또한 파라마그네틱에서 자기 상태로 변한다.[6]

사마륨 모노칼코제네이드의 반도체 금속 전환은 예를 들어 박막과 같은 내적 응력의 존재나 압력의 적용을 필요로 하며, 그 역변화는 이 응력의 방출에 따라 일어난다.그러한 방출은 약 200 °C까지[3] 가열하거나 펄스 고강도 레이저 빔을 이용한 조사와 같은 다양한 방법으로 촉발될 수 있다.[2][7]

잠재적 응용 프로그램

사마륨 모노칼코제네이드의 전기저항 변화는 외부의 압력에 의해 저저항 상태와 고저항 상태 사이에서 촉발된 압력센서나 기억장치에서 사용될 수 있으며,[8] 그러한 장치는 상업적으로 개발되고 있다.[9]사마륨 모노설피드는 또한 열전력 변환기에 적용할 수 있는 약 150 °C의 적당한 가열 시 전기 전압을 발생시킨다.[10]

참조

  1. ^ a b c d Jayaraman, A.; Narayanamurti, V.; Bucher, E.; Maines, R. (1970). "Continuous and Discontinuous Semiconductor-Metal Transition in Samarium Monochalcogenides Under Pressure". Physical Review Letters. 25 (20): 1430. Bibcode:1970PhRvL..25.1430J. doi:10.1103/PhysRevLett.25.1430.
  2. ^ a b Kitagawa, R.; Takebe, H.; Morinaga, K. (2003). "Photoinduced phase transition of metallic SmS thin films by a femtosecond laser". Applied Physics Letters. 82 (21): 3641. Bibcode:2003ApPhL..82.3641K. doi:10.1063/1.1577824.
  3. ^ a b c Rogers, E; Smet, P F; Dorenbos, P; Poelman, D; Van Der Kolk, E (2010). "The thermally induced metal–semiconducting phase transition of samarium monosulfide (SmS) thin films" (free download). Journal of Physics: Condensed Matter. 22 (1): 015005. Bibcode:2010JPCM...22a5005R. doi:10.1088/0953-8984/22/1/015005. PMID 21386220.
  4. ^ a b K. H. J. 버스쵸우 자기 및 초전도 물질의 간결한 백과사전, 엘스비에르, 2005 ISBN 0-08-044586-1 페이지 318
  5. ^ Emsley, John (2001). "Samarium". Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. p. 374. ISBN 978-0-19-850340-8.
  6. ^ a b Eric Beaurepaire (Ed.) 자기: 싱크로트론 방사선 접근법, Springer, 2006 ISBN 3-540-3341-3 페이지 393
  7. ^ De Tomasi, F (2002). "Laser irradiation effects on the resistance of SmS films". Thin Solid Films. 413 (1–2): 171–176. Bibcode:2002TSF...413..171D. doi:10.1016/S0040-6090(02)00235-3.
  8. ^ 엘메그린, 브루스 G. 외이력저항을 가진 피에조 구동 비휘발성 메모리 셀 미국 특허 출원 12/234100, 09/19/2008
  9. ^ SMS Tenzo 2012-03-15 웨이백 머신에 보관
  10. ^ Kaminskii, VV;Solov'ev, S.M.;Golubkov, A.V(2002년)."기전력 세대 Homogeneously 공간 Semiconducting 사마륨 Monosulfide".기술적 물리 불능. 28(3):229.Bibcode:2002TePhL..28..229K. doi:10.1134/1.1467284.그 2012-03-15에 원래에서 Archived. 이 주제에 대한 다른 기사가 승객을 머신에 2012-03-15 Archived.