Tellururo di bismuto

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
Numero EINECS	215-135-2
PubChem	6379155
SMILES	[Te-2].[Te-2].[Te-2].[Bi+3].[Bi+3]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	7.7 g/cm3
Temperatura di fusione	858,15
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 termoelettrico per la refrigerazione o la generazione portatile di energia. Nel tellururo di bismuto sono stati osservati stati superficiali topologicamente protetti.

Proprietà termoelettriche modifica

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

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

^ ^a ^b Satterthwaite, C. B. e R. Ure, Electrical and Thermal Properties of Bi2Te3, in Phys. Rev., vol. 108, n. 5, 1957, p. 1164, DOI:10.1103/PhysRev.108.1164.
^ 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, n. 8, 1970, p. 3209, DOI:10.1103/PhysRevB.2.3209.
^ 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.
^ H. J. Goldsmid, A. R. Sheard, and D. A. Wright, The performance of bismuth telluride thermojunctions, in Br. J. Appl. Phys., vol. 9, n. 9, 1958, p. 365, DOI:10.1088/0508-3443/9/9/306.
^ M. Takeiishi et a'., Thermal conductivity measurements of Bismuth Telluride thin films by using the 3 Omega method (PDF), 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

Altri progetti modifica

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Collegamenti esterni modifica

Material Safety Data Sheet, su espimetals.com.
Bismuth Telluride and its Alloys (4.5 chapter of Martin Wagner dissertation), su iue.tuwien.ac.at.

[prb1-1] Satterthwaite, C. B. e R. Ure, Electrical and Thermal Properties of Bi2Te3, in Phys. Rev., vol. 108, n. 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, n. 8, 1970, p. 3209, DOI:10.1103/PhysRevB.2.3209.

[Tan-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, n. 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 (PDF), The 27th Japan Symposium on Thermophysical Properties, 2006, Kyoto. URL consultato il 6 giugno 2009 (archiviato dall'url originale il 28 giugno 2007).

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