新化合物可能替代近红外设备中的有毒汞碲化镉和砷化镓三菱配件
2022-07-29 02:10:16 华耀机械网
新化合物可能替代近??红外设备中的有毒汞碲化镉和砷化镓
NIMS和东京工业大学共同发现，化合物Ca 3 SiO是直接过渡半导体，使其成为潜在有希望的红外LED和红外探测器组件。
这种由钙，硅和氧组成的化合物生产便宜，无毒。现有的许多红外半导体都包含有毒的化学元素，例如镉和碲okmart.com。Ca 3 SiO可用于开发更便宜和更安全的近红外半导体。
红外波长已经用于许多目的，包括光纤通信，光伏发电和夜视设备。现有的能够发射红外辐射的半导体（即直接过渡半导体）包含有毒化合物，例如碲化汞镉和砷化镓。不含有毒化学元素的红外半导体通常不能发射红外辐射（即间接过渡半导体）。
期望开发使用带隙在红外范围内的无毒，直接过渡半导体的高性能红外器件。
常规地，已经通过组合位于IV族元素的左侧和右侧的两个化学元素，诸如III和V或II和VI，来控制材料的半导体性能，例如能带隙。在这种常规策略中，通过使用较重的元素使能带隙变窄：因此，该策略导致了由有毒元素（如碲化镉镉和砷化镓）组成的直接过渡半导体的发展。
为了发现不含毒性元素的红外半导体，该研究小组采取了一种非常规的方法：他们专注于晶体结构，其中硅原子表现为四价阴离子，而不是其正常的四价阳离子状态。
该小组最终选择了氧化硅化物（例如，Ca 3具有反钙钛矿晶体结构的SiO）和氧化锗化物，对其进行合成，评估其物理性质并进行了理论计算。这些过程表明，这些化合物在1.4 μm的波长处显示出非常小的带隙，约为0.9 eV，表明它们具有用作直接过渡半导体的巨大潜力。
这些具有小的直接带隙的化合物即使将它们加工成薄膜，也可能有效地吸收，检测和发射长的红外波长，这使它们成为用于红外光源（例如LED）的非常有前途的近红外半导体材料和探测器。
在未来的研究中，我们计划通过合成大型单晶形式的这些化合物，开发薄膜生长工艺并通过掺杂并将其转变为固溶体来控制其物理性质，从而开发高强度的红外LED和高灵敏度的红外探测器。如果这些努力取得了成果，那么现有的近红外半导体中目前使用的有毒化学元素可能会被无毒的化学元素所取代。