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ⓘ Tellururo di bismuto



                                     

ⓘ Tellururo di bismuto

Il tellururo di bismuto 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.

                                     

1. Proprietà termoelettriche

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. Il Bi 2 Te 3 si sfalda facilmente lungo lasse 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 Bi 2 Te 3 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.

Recentemente, i ricercatori hanno tentato di migliorare lefficienza dei materiali a base di Bi 2 Te 3 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. 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.

In un altro caso, i ricercatori riportano che il tellururo di bismuto ha elevata conduttività elettrica, pari a 1.1×10 5 S m/m 2 con una conduttività termica di reticolo molto bassa, pari a 1.20 W/m 2 K, similare a quella del vetro.

                                     

2. Occorrenza

La forma minerale moderatamente rara del Bi 2 Te 3 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 Bi 2 Te 2 S tetradimite.

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