テルル化ゲルマニウム

テルル化ゲルマニウム
	; テルル化ゲルマニウムの単位格子。
識別子
CAS番号	12025-39-7 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	74888 ;
ECHA 情報カード	100.031.538
パブケム CID	16213264;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID401311129;
	InChI InChI=1S/GeTe2/c2-1-3 キー: GPMBECJIPQBCKI-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/GeTe2/c2-1-3 キー: GPMBECJIPQBCKI-UHFFFAOYAU;
	笑顔 [げ]=[て];
プロパティ
化学式	ゲテ
モル質量	200.21グラム/モル
外観	固体
密度	6.14グラム/ cm3
融点	725 °C (1,337 °F; 998 K)
バンドギャップ	0.6eV
屈折率( n D )	5
構造
結晶構造	菱面体、hR6
空間群	R3m、No.160
格子定数	a = 4.1719 Å、c = 10.710 Å
格子体積（V）	161.430 Å 3
関連化合物
その他の陰イオン	一酸化ゲルマニウム; 一硫化ゲルマニウム一セレン; 化ゲルマニウム
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

テルル化ゲルマニウム（GeTe）は、ゲルマニウムとテルルの化合物であり、カルコゲニドガラスの成分です。半金属伝導と強誘電挙動を示します。^[3]

テルル化ゲルマニウムは、室温でのα（菱面体晶）とγ（斜方晶）構造、および高温でのβ（立方晶、岩塩型）相の3つの主要な結晶形式で存在します。α相は、約670 K（746 °F; 397 °C）の強誘電キュリー温度以下では純粋なGeTeの最も一般的な相です。^[4]^[5]

ドープされたテルル化ゲルマニウムは低温超伝導体である。^[6]

相転移

固体 GeTe は、アモルファス状態と結晶状態の間で転移することができます。結晶状態の抵抗率は低く (室温では半導体)、アモルファス状態の抵抗率は高くなります。^[7]抵抗率の差は、膜の品質、GeTe の組成、核形成サイトの形成に応じて最大 6 桁になることがあります。^[7]^[8]この材料の特性の劇的な変化は、データストレージアプリケーションで利用されています。GeTe の相転移は高速、可逆的、反復可能で、特性が劇的に変化するため、GeTe は無線周波数 (RF) スイッチングや直流 (DC) スイッチングなどのアプリケーションで有望な候補となっています。^[8]相転移と無線周波数 (RF) スイッチングに関連するメカニズムの研究が進行中であり、通信アプリケーションの最適化における将来性が期待されています。^[8] どちらの固体状態も室温で存在できますが、転移には熱作動法と呼ばれる特定の加熱および冷却プロセスが必要です。^[8]非晶質状態を達成するには、短時間で高電流パルスで固体を融点以上に加熱し、急速に急冷または冷却します。結晶化は、比較的長く低い電流パルスでGeTeを融点よりも低い結晶化温度まで加熱し、電流を徐々に減らしながらゆっくりと急冷すると起こります。^[8]直接加熱と間接加熱の両方で相変化を誘発できます。^[8]ジュール加熱アプローチは一般的な直接加熱方法であり、間接加熱はRFスイッチに別の誘電体層を追加することで実現できます。^[8] GeTeの結晶構造は、室温で面心立方（FCC）サブ格子を形成する菱面体歪んだ岩塩型構造です。^[8]

合成

単結晶GeTeナノワイヤとナノヘリックス

半導体 GeTe ナノワイヤ (NW) とナノヘリックス (NH) は、金属ナノ粒子触媒を用いた蒸気輸送法によって合成されます。GeTe は蒸発し、最適な温度、圧力、時間、ガス流量で Ar ガスによって下流の収集/成長サイト (コロイド状金ナノ粒子でコーティングされた SiO ₂表面) に運ばれます。500 °C を超える高温により、より太いナノワイヤと結晶塊が生成されます。Au は NW と NH の成長に不可欠であり、反応の金属触媒として提案されています。この方法では、Ge と Te の比率が 1:1 の NW と NH が生成されます。この方法で生成された NW の平均直径は約 65 nm、長さは最大 50 μm です。NH のヘリックス直径は平均 135 nm です。^[9]

ナノクリスタル（量子サイズ効果）

上記の合成は、量子サイズ効果を示すのに必要なサイズには達していない。量子領域に到達したナノ構造は、より大きなスケールでは見られない一連の異なる現象、例えば、自発的な極性秩序や回折スポットの分裂を示す。平均サイズが 8、17、および 100 nm の GeTe ナノ結晶の合成には、1,2-ジクロロベンゼンまたはフェニルエーテルなどの溶媒中の二価 Ge(II) 塩化物 - 1,4 ジオキサン錯体とビス[ビス(トリメチルシリル)アミノ]Ge (II) およびトリオクチルホスフィン-テルルが含まれる。Ge(II) 還元速度論が GeTe 形成を決定すると考えられてきた。Ge(II) 還元速度が大きいと、粒子の核形成速度が増加し、粒子径が減少する可能性がある。^[10]

アプリケーション

メモリストレージ

GeTeは、CD、DVD、Blu-rayなどの不揮発性光データストレージに多用されており、ダイナミックメモリやフラッシュランダムアクセスメモリの代替となる可能性があります。1987年、山田らは光ストレージ用のGeTeとSb ₂ Te ₃の相変化特性を調査しました。結晶化時間が短く、サイクル性が高く、光学コントラストが高いため、これらの材料は遷移時間が遅いTe ₈₁ Ge ₁₅ Sb ₂ S ₂よりも優れた選択肢となりました。^[8]

RFスイッチング

GeTeは、アモルファス状態と結晶状態の間の抵抗率の大きなコントラストと、遷移を繰り返し逆転させる能力により、RFスイッチングに適した候補となっています。RFでは、基板の表面に薄いGeTe膜を堆積させる必要があります。シード層構造、前駆体の組成、堆積温度、圧力、ガス流量、前駆体の泡立ち温度、基板はすべて、膜の特性に影響を与えます。^[8]

参考文献

^ R. Tsu; et al. (1968). 「GeTeとSnTeの光学的・電気的特性とバンド構造」. Phys. Rev. 172 ( 3): 779–788. Bibcode :1968PhRv..172..779T. doi :10.1103/PhysRev.172.779.
^ バウアー・ペレイラ、ポーラ;セルグエフ、イリヤ。ゴース、ステファン。ダッダ、ジャヤラム。ミュラー、エックハルト。ヘルマン、ラファエル P. (2013)。「Ge Te、Sn Teおよび Pb Teの格子動力学と構造」。フィジカステータスソリッド B。250 (7): 1300–1307。ビブコード:2013PSSBR.250.1300B。土井：10.1002/pssb.201248412。
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^ MJ Polking; H. Zheng; R. Ramesh; AP Alivisatos (2011). 「コロイド状テルル化ゲルマニウムナノ結晶の制御された合成とサイズ依存の分極ドメイン構造」J. Am. Chem. Soc . 133 (7): 2044–7. doi :10.1021/ja108309s. PMID 21280629.

[1] R. Tsu; et al. (1968). 「GeTeとSnTeの光学的・電気的特性とバンド構造」. Phys. Rev. 172 ( 3): 779–788. Bibcode :1968PhRv..172..779T. doi :10.1103/PhysRev.172.779.

[2] バウアー・ペレイラ、ポーラ;セルグエフ、イリヤ。ゴース、ステファン。ダッダ、ジャヤラム。ミュラー、エックハルト。ヘルマン、ラファエル P. (2013)。「Ge Te、Sn Teおよび Pb Teの格子動力学と構造」。フィジカステータスソリッド B。250 (7): 1300–1307。ビブコード:2013PSSBR.250.1300B。土井：10.1002/pssb.201248412。

[3] AI Lebedev; IA Sluchinskaya; VN Demin; IH Munro (1997). 「EXAFSで調べたGeTeの強誘電相転移に対するSe、Pb、Mn不純物の影響」。Phase Transitions . 60 (2): 67. doi :10.1080/01411599708220051. 2016年3月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2006年5月20日閲覧。

[4] EI Givargizov; AM Mel'nikova (2002)。結晶の成長。ビルクハウザー。p. 12。ISBN 0-306-18121-5。

[5] Pawley, G.; Cochran, W.; Cowley, R.; Dolling, G. (1966). 「二原子強誘電体」. Physical Review Letters . 17 (14): 753. Bibcode :1966PhRvL..17..753P. doi :10.1103/PhysRevLett.17.753.

[6] Hein, R.; Gibson, J.; Mazelsky, R.; Miller, R.; Hulm, J. (1964). 「テルル化ゲルマニウムの超伝導」. Physical Review Letters . 12 (12): 320. Bibcode :1964PhRvL..12..320H. doi :10.1103/PhysRevLett.12.320.

[electronic_control-7] AH Gwin; RA Coutu Jr. (2015). Teherani, Ferechteh H; Look, David C; Rogers, David J (編). 「電子メモリアプリケーションのためのテルル化ゲルマニウム (GeTe) 相転移の電子制御」。Proceedings . 酸化物ベースの材料およびデバイス VI. 9364 : 93640G. doi :10.1117/12.2079359. S2CID 122243829.

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[9] D. Yu; J. Wu; Q. Gu; H. Park (2006). 「メモリスイッチング挙動を示すテルル化ゲルマニウムナノワイヤおよびナノヘリックス」J. Am. Chem. Soc . 128 (25): 8148–9. doi :10.1021/ja0625071. PMID 16787074.

[10] MJ Polking; H. Zheng; R. Ramesh; AP Alivisatos (2011). 「コロイド状テルル化ゲルマニウムナノ結晶の制御された合成とサイズ依存の分極ドメイン構造」J. Am. Chem. Soc . 133 (7): 2044–7. doi :10.1021/ja108309s. PMID 21280629.