Arséniure de cadmium - Cadmium arsenide
 Cristaux Cd 3 As 2 avec des orientations (112) et (400)
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Image STM de la surface (112)
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| Des noms | |
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| Autres noms
Diarséniure de tricadmium
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| Identifiants | |
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Modèle 3D ( JSmol )
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| ChemSpider | |
| Carte Info ECHA |
100.031.336 
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| Numéro CE | |
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CID PubChem
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Tableau de bord CompTox ( EPA )
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| Propriétés | |
| Cd 3 Comme 2 | |
| Masse molaire | 487,08 g/mol |
| Apparence | uni, gris foncé |
| Densité | 3.031 |
| Point de fusion | 716 °C (1 321 °F ; 989 K) |
| se décompose dans l'eau | |
| Structure | |
| Tétragonal, tI160 | |
| I4 1 cd, n° 110 | |
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a = 1,26512(3) nm, c = 2,54435(4) nm
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| Dangers | |
| Pictogrammes SGH |
   
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| Mention d'avertissement SGH | Danger |
| H301 , H312 , H330 , H350 , H400 , H410 | |
| P201 , P202 , P260 , P261 , P264 , P270 , P271 , P273 , P280 , P281 , P284 , P301 + 310 , P302 + 352 , P304 + 340 , P308 + 313 , P310 , P311 , P312 , P320 , P321 , P322 , P330 , P363 , P391 , P403+233 | |
| NFPA 704 (diamant de feu) | |
| Dose ou concentration létale (LD, LC) : | |
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DL 50 ( dose médiane )
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pas de données |
| NIOSH (limites d'exposition pour la santé aux États-Unis) : | |
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PEL (Autorisé)
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[1910.1027] TWA 0,005 mg/m 3 (en Cd) |
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REL (recommandé)
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Californie |
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IDLH (Danger immédiat)
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Ca [9 mg/m 3 (en Cd)] |
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Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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| Références Infobox | |
L'arséniure de cadmium ( Cd 3 As 2 ) est un semi-métal inorganique de la famille II-V . Il présente l' effet Nernst .
Propriétés
Thermique
Cd 3 As 2 se dissocie entre 220 et 280 °C selon la réaction
- 2 Cd 3 As 2 (s) → 6 Cd(g) + As 4 (g)
Une barrière énergétique a été trouvée pour la vaporisation non stoechiométrique de l'arsenic en raison de l'irrégularité des pressions partielles avec la température. La plage de la bande interdite est de 0,5 à 0,6 eV. Cd 3 As 2 fond à 716 °C et change de phase à 615 °C/
Transition de phase
L'arséniure de cadmium pur subit plusieurs transitions de phase à haute température, rendant les phases étiquetées α (stable), α', ” (métastable) et β. A 593° se produit la transition polymorphe α → β.
- α-Cd 3 As 2 ↔ '-Cd 3 As 2 se produit à ~500 K.
- '-Cd 3 As 2 ↔ ''-Cd 3 As 2 se produit à ~742 K et est une transition de phase régulière du premier ordre avec une boucle d'hystérésis marquée.
- α ”-Cd 3 As 2 ↔ β-Cd 3 As 2 se produit à 868 K.
La diffraction des rayons X sur monocristal a été utilisée pour déterminer les paramètres de maille de Cd 3 As 2 entre 23 et 700 °C. La transition α → α′ se produit lentement et est donc très probablement une phase intermédiaire. La transition α′ → α″ se produit beaucoup plus rapidement que α → α′ et a une très faible hystérésis thermique . Cette transition entraîne un changement dans l'axe quadruple de la cellule tétragonale, provoquant un jumelage cristallin . La largeur de la boucle est indépendante de la vitesse de chauffage bien qu'elle se rétrécisse après plusieurs cycles de température.
Électronique
L'arséniure de cadmium composé a une pression de vapeur inférieure (0,8 atm) à celle du cadmium et de l'arsenic séparément. L'arséniure de cadmium ne se décompose pas lorsqu'il est vaporisé et recondensé. Concentration de porteurs dans Cd 3 As 2 sont généralement (1–4) × 10 18 électrons/cm 3 . Malgré des concentrations élevées en porteurs, les mobilités électroniques sont également très élevées (jusqu'à 10 000 cm 2 /(V.s) à température ambiante).
En 2014, le Cd 3 As 2 s'est avéré être un matériau semi - métallique analogue au graphène qui existe sous une forme 3D qui devrait être beaucoup plus facile à façonner dans des appareils électroniques. Les semi-métaux de Dirac (TDS) topologiques tridimensionnels (3D) sont des analogues en vrac du graphène qui présentent également une topologie non triviale dans sa structure électronique qui partage des similitudes avec les isolants topologiques. De plus, un TDS peut potentiellement être entraîné dans d'autres phases exotiques (telles que les semi-métaux de Weyl, les isolants d'axions et les supraconducteurs topologiques ), la spectroscopie de photoémission à résolution angulaire a révélé une paire de fermions de Dirac 3D dans Cd 3 As 2 . Par rapport à d'autres TDS 3D, par exemple, la β-cristobalite BiO
2et Na3Bi , Cd 3 As 2 est stable et a des vitesses de Fermi beaucoup plus élevées. Le dopage in situ a été utilisé pour régler son énergie de Fermi.
Conduite
L'arséniure de cadmium est un semi - conducteur II-V présentant une conductivité intrinsèque dégénérée de semi -conducteur de type n avec une grande mobilité, une faible masse effective et une bande de conduction hautement non parabolique, ou un semi-conducteur à écart étroit . Il affiche une structure de bande inversée et la bande interdite optique, par exemple , est inférieure à 0. Lorsqu'il est déposé par évaporation thermique (dépôt) , l'arséniure de cadmium affiche l'effet Schottky ( émission thermoionique ) et Poole-Frenkel à des champs électriques élevés.
Magnétorésistance
L'arséniure de cadmium montre de très fortes oscillations quantiques de résistance même à la température relativement élevée de 100K. Cela le rend utile pour tester les systèmes cryomagnétiques car la présence d'un signal aussi fort est un indicateur clair de la fonction
Préparation
L'arséniure de cadmium peut être préparé sous forme de verre semi-conducteur amorphe . Selon Hiscocks et Elliot, la préparation d'arséniure de cadmium était faite de cadmium métallique, qui avait une pureté de 6 N de Kock-Light Laboratories Limited. Hoboken a fourni du β-arsenic d'une pureté de 99,999 %. Les proportions stœchiométriques des éléments cadmium et arsenic ont été chauffées ensemble. La séparation était difficile et longue en raison des lingots collant à la silice et se cassant. La croissance Stockbarger encapsulée dans un liquide a été créée. Les cristaux sont extraits de matières fondues volatiles dans une encapsulation liquide. La masse fondue est recouverte d'une couche de liquide inerte, généralement du B 2 O 3 , et une pression de gaz inerte supérieure à la pression de vapeur d'équilibre est appliquée. Ceci élimine l'évaporation de la fonte qui permet à l'ensemencement et à la traction de se produire à travers la couche de B 2 O 3 .
Structure en cristal
La maille élémentaire de Cd 3 As 2 est tétragonale. Les ions arsenic sont cubiques compacts et les ions cadmium sont coordonnés tétraédriquement. Les sites tétraédriques vacants ont provoqué les recherches de von Stackelberg et Paulus (1935), qui ont déterminé la structure primaire. Chaque ion arsenic est entouré d'ions cadmium à six des huit coins d'un cube déformé et les deux sites vacants se situaient aux diagonales.
La structure cristalline de l'arséniure de cadmium est très similaire à celle du phosphure de zinc (Zn 3 P 2 ) , de l'arséniure de zinc (Zn 3 As 2 ) et du phosphure de cadmium (Cd 3 P 2 ) . Ces composés du système quaternaire Zn-Cd-P-As présentent une solution solide continue complète.
Effet Nernst
L'arséniure de cadmium est utilisé dans les détecteurs infrarouges utilisant l'effet Nernst et dans les capteurs de pression dynamique à couche mince . Il peut également être utilisé pour fabriquer des magnétorésistances , et dans des photodétecteurs .
L'arséniure de cadmium peut être utilisé comme dopant pour HgCdTe .