材质:硅化镁 (Mg 2 Si)
基本信息
硅化镁是一种深蓝色或微紫色的化合物。结晶时,Mg2Si 显示面心立方晶格排列。这种排列具有反萤石结构。 Mg2Si 由于其半导体特性而被用作铝合金的添加剂、锂离子电池的负极材料以及光伏应用。
光伏应用
由于晶体生长困难,硅化镁主要仅用于薄膜应用。镁的低凝聚系数和Mg2Si的势垒行为使得难以生长足够厚度的Mg2Si。用于生产硅化镁薄膜的成功方法包括:分子束外延、固相生长和离子束合成。
300 K 时的基本参数
Crystal structure: Antifluorite [1]
Debye temperature: 417 K T = 300 K [1]
Density: 1.88 g cm -3 [1]
Dielectric constants: ɛ(0) 20 [1]
ɛ(∞) 13.3
Effective masses: m n 0.46 m 0 [1]
m p 0.87 m 0 [1]
Electron affinity: 3.59 eV [5]
Lattice constant: a = 6.338 Å [1]
能带结构和载流子浓度
能带结构和载流子浓度
有关能带结构的信息可以在 Madelung, O. (2004) 中找到。半导体:数据手册。 (第三版,第 1595-1605 页). Springer. [1]
温度依赖性
三种 n 型样品在混合传导范围内的电导率与温度的关系图可以在 Madelung, O. (2004) 中找到。半导体:数据手册。 (第三版,第 1595-1605 页). Springer. [1].
Mg2Si、Mg2Ge 和 Mg2Sn 的热导率与温度的关系图可在 Madelung, O. (2004) 中找到。半导体:数据手册。 (第三版,第 1595-1605 页). Springer.b [1].
高掺杂水平下能隙缩小
有效质量和态密度
施主和受主
施主: Bi [3]
杂质形成能数据可在 Zwolenski, P.、Tobola, J.、Kaprzyk, S., A Theory sarch for effective dopants in Mg2X (X = Si, Ge, Sn) Thermoelectrical Materials 中找到。 Springer Boston,第 40 卷,第 5 期,2011 年 5 月 1 日,第 889-897 页,ISSN 0361-5235,10.1007/s11664-011-1624-y。 [4]
电气特性
电性能基本参数
Energy gap: 0.77 eV Indirect [7]
Conduction type: n-type [3]
Energy spin-orbital splitting: 0.03 eV [6]
Intrinsic carrier concentration: ni = 1*1014 cm-3 T= 300 K [1]
Electron Carrier mobility: 370 cm2/V s [7]
Hole mobility 70 cm2/V s [7]
流动性和霍尔效应
Mg2Si 霍尔迁移率与温度的关系图可以在 Madelung, O. (2004) 中找到。半导体:数据手册。 (第三版,第 1595-1605 页). Springer [1].
光学特性
折射率 3.591 [2]
热性能
晶格热容: Cv = 67.87 J mol-1 K-1 T= 300 K [1]
机械性能、弹性常数、晶格振动
基本参数
密度: 1.88 g cm-3 [1]
弹性常数
弹性常数:
c11 12.1(2)*1011 dyn cm-2 T=300 K [1]
c12 2.2(2)*1011 dyn cm-2
c44 4.64(5)*1011 dyn cm-2
根据声速数据计算出的 Mg2Si 弹性模量与温度的关系图可以在 Madelung, O. (2004) 中找到。半导体:数据手册。 (第三版,第 1595-1605 页). Springer. [1]
声波速度
声速:
νLA 7.68*105 cm s-1 T= 300 K [110] -direction [1]
νTA,I 4.83*105 cm s-1 [110] -direction, lower branch
νTA,II 4.97*105 cm s-1 [110] -direction, upper branch
νLA 7.65*105 cm s-1 [111] –direction
νTA 4.95*105 cm s-1 [111] -direction
声子频率
νTO(Г15) 8.0*1012s-1 T=300 K [1]
νLO(Г15) 9.8*1012s-1
10.56*1012s-1 T= 77 K
ν(Г25’) 7.75*1012s-1 T=300 K
7.86*1012s-1 T=77 K
参考
[1] Madelung, O. (2004). Semiconductors: Data handbook. (3rd ed., pp. 1595-1605). Springer.
[2] Benhelal, O., Chahed, A., Laksari, S., Abbar, B., Bouhafs, B. and Aourag, H. (2005), First-principles calculations of the structural, electronic and optical properties of IIA–IV antifluorite compounds. Phys. Status Solidi B, 242: 2022–2032. doi: 10.1002/pssb.200540063
(http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pssb.200540063/abstract)
[3] Jun-ichi Tani, Hiroyasu Kido, Thermoelectric properties of Bi-doped Mg2Si semiconductors, Physica B: Condensed Matter, Volume 364, Issues 1–4, 15 July 2005, Pages 218-224, ISSN 0921-4526, 10.1016/j.physb.2005.04.017.
(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092145260500709X)
[4] Zwolenski, P., Tobola, J., Kaprzyk, S., A theoretical search for efficient dopants in Mg2X ( X = Si, Ge, Sn) Thermoelectrical materials. Springer Boston, Volume 40, Issue 5, 1 May 2011, Pages 889-897, ISSN 0361-5235, 10.1007/s11664-011-1624-y.
(http://dx.doi.org/10.1007/s11664-011-1624-y)
[5] A. Atanassov, M. Baleva, On the band diagram of Mg2Si/Si heterojunction as deduced from optical constants dispersions, Thin Solid Films, Volume 515, Issue 5, 22 January 2007, Pages 3046-3051, ISSN 0040-6090, 10.1016/j.tsf.2006.08.015.
(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609006010054)
[6] F. Vazquez*, Richard A. Forman, and Manuel Cardona. Electroreflectance Measurements on Mg2Si, Mg2Ge, and Mg2Sn. Department of Physics, Brown University, Providence, Rhode Island 02912. 10.1103/PhysRev.176.905
(http://prola.aps.org/abstract/PR/v176/i3/p905_1)
[7] Yoji Imai, Akio Watanabe, Masakazu Mukaida, Electronic structures of semiconducting alkaline-earth metal silicides, Journal of Alloys and Compounds, Volume 358, Issues 1–2, 25 August 2003, Pages 257-263, ISSN 0925-8388, 10.1016/S0925-8388(03)00037-9.
(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838803000379)
主要由犹他大学本科生 Jeff Provost 和 Carina Hahn 与 Mike Scarpulla 教授合作开发。 Caitlin Arndt、Christian Robert、Katie Furse、Jash Sayani 和 Liz Lund 也做出了贡献。这项工作得到了美国国家科学基金会材料世界网络计划奖 1008302 的全力支持。这些页面是一项正在进行的工作,我们征求世界各地知识渊博的各方的意见,以获取更准确或更多的信息。请联系 [email protected] 提出此类建议。