Cadmiumtellurid
Cadmiumtellurid (CdTe) ist eine kristalline Verbindung aus der Gruppe der Telluride, die aus Cadmium und Tellur mit einer (kubischen) Zinkblende-Kristallstruktur (Raumgruppe F43m (Raumgruppen-Nr. 216)) gebildet wird. In seiner kristallinen Form ist es ein direkter II-VI-Halbleiter. CdTe ist auch ein gutes Solarzellenmaterial. Es wird normalerweise als Schichtstruktur mit Cadmiumsulfid verwendet, um einen pn-Übergang, z. B. für eine Solarzelle oder Fotodiode, zu bilden.
| Kristallstruktur | |||||||||||||||||||
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| _ Cd2+ _ Te2− | |||||||||||||||||||
| Allgemeines | |||||||||||||||||||
| Name | Cadmiumtellurid | ||||||||||||||||||
| Andere Namen |
Irtran-6 | ||||||||||||||||||
| Verhältnisformel | CdTe | ||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
geruchloser schwarzer Feststoff[1] | ||||||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||||||||
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| Eigenschaften | |||||||||||||||||||
| Molare Masse | 240,01 g·mol−1 | ||||||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest | ||||||||||||||||||
| Dichte |
5,85 g·cm−3[2] | ||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | |||||||||||||||||||
| Siedepunkt |
1121 °C[4] | ||||||||||||||||||
| Löslichkeit |
nahezu unlöslich in Wasser[1] | ||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||
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| MAK |
0,1 mg·m−3 (bezogen auf Te)[1] | ||||||||||||||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | |||||||||||||||||||
Verwendung
BearbeitenCdTe ist ein Absorbermaterial für Solarzellen.[7] Obwohl das Rohmaterial deutlich teurer ist als Silicium, können Dünnschichtsolarzellen preiswerter hergestellt werden, da die benötigte Menge CdTe, um dieselbe Absorption wie bei Silicium zu erreichen, um Größenordnungen kleiner ist.[8] CdTe als Mischkristall mit Quecksilbertellurid HgTe bildet ein vielseitiges Infrarotdetektormaterial (Hg,Cd)Te. CdTe als Mischkristall mit Zinktellurid ZnTe bildet ein ausgezeichnetes Röntgen- und Gammastrahlungsdetektormaterial (Cd,Zn)Te.
CdTe wird als Material für optische Fenster und Linsen im Infrarotbereich verwendet, wobei es aber nur einen kleinen Anwendungsbereich hat. Sein Einsatz wird durch seine gesundheitsschädliche Einstufung begrenzt, so dass nur wenige Optikhersteller mit CdTe arbeiten. Eine frühe Form von CdTe für den IR-Gebrauch wurde unter dem inzwischen überholten Handelsnamen Irtran-6 vermarktet.
CdTe wird auch als elektrooptischer Modulator verwendet. Es hat den höchsten elektrooptischen Koeffizienten des linear-elektrooptischen Effektes unter allen II-VI-zusammengesetzten Kristallen .
Eigenschaften
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Physikalische Eigenschaften
Bearbeiten- Gitterkonstante: 0,648 Nanometer an 300 K
- Elastizitätsmodul: 52 GPa
- Poissonzahl: 0,41
Thermische Eigenschaften
Bearbeiten- Wärmeleitfähigkeit: 6,2 W/(m K) bei 293 K
- Spezifische Wärmekapazität: 210 J/(kg K) bei 293 K
- Thermischer Ausdehnungskoeffizient: 5,9×10−6/K bei 293 K
Elektronische Eigenschaften
Bearbeiten- Der direkte Bandabstand ist 1,56 eV bei 300 K.
- effektive Masse des Elektrons 0,11 me
- effektive Masse des Lochs 0,4 me
Optische Eigenschaften
BearbeitenCdTe ist im Infrarotbereich (von nahe an seiner Bandabstandsenergie (= 795 nm) bis zu Wellenlängen größer als 20 µm) transparent. Der Brechungsindex ist 2,649 bei 10 µm.
Chemische Eigenschaften
BearbeitenCdTe ist sehr wenig löslich in Wasser. Es wird durch viele Säuren einschließlich Salz- und Bromwasserstoffsäure zersetzt und bildet (giftiges) Tellurwasserstoffgas.
Sicherheitshinweise
BearbeitenCadmiumtellurid ist gesundheitsschädlich. Die größte Gefahr besteht – mit bis zu 90 % Resorptionsrate – bei der Aufnahme von Feinstaub über die Atemwege; die Aufnahmerate über den Magen-Darm-Trakt liegt dagegen bei nur etwa 5 %.[5]
Verwandte Verbindungen
Bearbeiten- Quecksilbertellurid (HgTe)
- Quecksilber(II)cadmium(II)tellurid ((Hg,Cd)Te)
- Zinktellurid (ZnTe)
- Cadmiumselenid (CdSe)
- Cadmiumzinktellurid ((Cd,Zn)Te)
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ a b c Datenblatt Cadmiumtellurid bei Alfa Aesar, abgerufen am 15. Dezember 2010 (Seite nicht mehr abrufbar).
- ↑ Peter Capper: Properties of Narrow Gap Cadmium-Based Compounds. 1994, ISBN 0-85296-880-9.
- ↑ R. F. Brebrick: Thermodynamic modeling of the Hg-Cd-Te and Hg-Zn-Te systems. In: Journal of Crystal Growth. Band 86, Nr. 1, 1988, S. 39–48, doi:10.1016/0022-0248(90)90696-I.
- ↑ Sicherheitsdatenblatt (testbourne) ( vom 15. Februar 2010 im Internet Archive)
- ↑ a b c Eintrag zu Cadmiumtellurid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 1. Februar 2016. (JavaScript erforderlich)
- ↑ Nicht explizit in Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP) gelistet, fällt aber mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Gruppeneintrag Cadmium compounds im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
- ↑ Novel Techniques Examine Solar Cells with Nanoscale Precision. NIST, 9. Juni 2017, abgerufen am 16. Juni 2017 (englisch).
- ↑ Solar Power Lightens Up with Thin-Film Technology. Scientific American, 25. April 2008, abgerufen am 8. Juli 2019 (englisch).