碲化镉
碲化镉化学式为CdTe,分子量240.00,是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料。
- 中文名 碲化镉
- 英文名 Cadmium telluride
- 化学式 CdTe
- 分子量 240.01
- CAS登录号 1306-25-8
基本信息:
化学式CdTe,分子量240.00,有一定肝肾毒性。熔点1041℃,温度更高即分解,相对密度6.2015。不溶于水、酸,但能与硝酸作用而分解。潮湿时易被空气氧化。制法:由碲、镉单质混合熔化,在氢气流中升华,或镉的亚碲酸盐或碲酸盐在氢气流中加热还原,也可由碲化钠与被醋酸酸化的醋酸镉溶液作用,当从溶液中沉淀出时呈褐红色,干燥后几乎变成黑色,还可用碲化氢作用于镉蒸气,形成碲化镉单晶而得。以高纯碲和镉为原料,脱氧后合成碲化镉,再用垂直定向结晶法或垂直区熔法生长成单晶或多晶。
物化性质:
碲化镉作为一种重要的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,晶体结构为闪锌矿型。具有直接跃迁型能带结构,晶格常数0.6481nm,禁带宽度1.5eV(25℃),室温电子迁移率1050cm/(V·s),室温空穴迁移率80cm/(V·s),电子有效质量0.096。
CdTe可以通过掺入不同杂质来获取n型或p型半导体材料。当用In取代Cd的位置,便形成n型半导体。当用Cu、Ag、Au取代Cd的位置,形成p型半导体。对于CdTe单晶,10cm的掺杂浓度是可以得到的,更高浓度的掺杂以及精确控制掺杂浓度比较困难,特别是p型掺杂,杂质在CdTe晶体中的溶解度极低。
CdTe具有很高的光吸收系数(>5×10/cm),仅仅2 μm厚度的CrTe薄膜,在标准AM1.5条件下光学吸收率超过90%,最高理论转换效率高达28%。
Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料是重要的半导体材料,至今难以制成大直径体单晶,许多材料多作成外延薄膜。已获重要应用的有碲化镉、硫化镉、硒化锌、硫化锌以及本族的固溶半导体材料碲镉汞(Hg1-xCdxTe)等。
应用方向:
碲化镉太阳能电池,较单晶硅太阳能电池有制作方便,成本低廉和重量较轻等优点。碲化镉薄膜太阳能电池简称CdTe电池,它是一种以p型CdTe和n型CdS的异质结为基础的薄膜太阳能电池。一般标准的碲化镉薄膜太阳能电池由五层结构组成:背电极、背接触层、CdTe吸收层、CdTe窗口层、TCO层。
碲化镉薄膜太阳能电池的生产成本大大低于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术,其次它和太阳光谱很一致,可吸收95%以上的阳光。在广泛深入的应用研究基础上,国际上许多国家的CdTe电池已由实验室研究阶段开始走向规模工业化生产。
此外,碲化镉半导体可用于光谱分析、红外电光调制器、红外探测器、红外透镜和窗口、磷光体、常温γ射线探测器、接近可见光区的发光器件等。