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オキシセレン化物は、酸素とセレン原子を含む化合物のグループです（図1）。オキシセレン化物は、さまざまな遷移金属を含む化合物で幅広い構造を形成できるため、幅広い特性を発揮します。最も重要なのは、オキシセレン化物は幅広い熱伝導率を持ち、温度の変化に応じて制御して熱電性能を調整できることです。オキシセレン化物に関する現在の研究では、電子材料への重要な応用の可能性が示されています。[1]
合成
最初に結晶化された酸化セレン化物は、1900年のマンガン酸化セレン化物でした。 [2] 1910年には、リン酸を含む酸化セレン化物が、 P 2 Se 5を金属水酸化物で処理することによって生成されました。[3]次に、 H 2 Se を1000℃で二酸化ウランで 処理することによって酸化セレン化ウランが形成されました。 [4]この技術は、 1900年代半ばに希土類元素の酸化セレン化物の合成にも利用されました。 [5]現在、酸化セレン化化合物の合成には、酸化物をアルミニウム粉末とセレンで高温で 処理することが含まれます。 [6]
鉄オキシヒ化物とその超伝導に関する最近の発見は、混合アニオン系の重要性を浮き彫りにしました。[7] 混合銅オキシカルコゲニドは、カルコゲニドと酸化物の両方の電子特性が考慮されたときに生まれました。化学者は、金属的および電荷密度波特性と高温超伝導性を備えた化合物の合成を追求し始めました。Na 2 Se 3.6とCu 2 Oを反応させて銅オキシセレン化物Na 1.9 Cu 2 Se 2 ·Cu 2 Oを合成した後、[8]金属酸化物とポリカルコゲニドフラックスを反応させることで新しいタイプのオキシカルコゲニドを合成できるという結論に達しました。
デリバティブ
化学式Sr 2 AO 2 M 2 Se 2 (A=Co, Mn; M=Cu, Ag)の新しい酸化セレン化物が合成されました。これらは、ペロブスカイト型（金属酸化物）と反フッ素石型（金属セレン化物）の層が交互に重なった構造に結晶化します（図2）。各酸化セレン化物の光学バンドギャップは非常に狭く、半導体性を示しています。[9]
オキシセレン化物の特性を示す別の誘導体は、β-La 2 O 2 MSe 2 (M= Fe, Mn) です。この分子は斜方晶構造 (図 3) を持ち、オキシセレン化物のさまざまなパッキング配置の可能性が開かれています。これらは低温 (約 27 K) で強磁性を示し、室温では高い抵抗率を示します。NaCl溶液で希釈された Mn 類似体は、室温で 1.6 eV の光学バンドギャップを示し、絶縁体になります。一方、Fe 類似体のバンドギャップは 150 K から 300 K の間で約 0.7 eV であり、半導体になります。[7]対照的に、コバルトオキシセレン化物 La 2 Co 2 O 3 Se 2は反強磁性的に配列しており、これは、さまざまな遷移金属がオキシセレン化物の磁気特性の変化の原因であるものの、分子の全体的な格子構造もその導電性に影響を与える可能性があることを示唆しています。[10]
オキシセレン化物と配位したさまざまな金属化合物の磁気特性と伝導特性は、使用される遷移金属だけでなく、合成条件によっても左右されます。たとえば、酸素回収剤として Ce 2 O 2 ZnSe 2の合成中に使用されるアルミニウムの割合は、バンドギャップに影響し、生成物の色の変化で示されます。[6]さまざまな構造により、さまざまな配置が可能になります。たとえば、以前に La 2 Co 2 O 3 Se 2で観察されたように、Sr 2 F 2 Mn 2 Se 2 O は構造内でフラストレーションのある磁気相関を示し、反強磁性格子をもたらします。[11]
2010 年には、p 型多結晶 BiCuSeO オキシセレン化物が熱電材料として有望であると報告されました。[12] [Cu 2 Se 2 ] −2導電層と [Bi 2 O 2 ] +2絶縁層の間の弱い結合と非調和結晶格子構造が、この物質の低い熱伝導率と高い熱電性能の原因であると考えられます。最近、熱電性能を示す無次元性能指数である BiCuSeO の ZT 値は 0.5 から 1.4 に増加しました。実験では、Ca ドーピングによって電気伝導性が向上し、ZT 値が増加することが示されています。[1]さらに、Bi 3+イオンの 15% を 2 族金属イオン、Ca 2+、Sr 2+、または Ba 2+に置き換えると(図 4)、電荷キャリア濃度も最適化されます。[12]
参考文献
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