סטרונציום טיטנאט

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
סטרונציום טיטנאט (strontium sitanate)
Tausonite.jpg

סטרונציום טיטנאט בצורתו הטבעית והנדירה - המינרל טאוסוניט
פרטים
שמות נוספים STO
נוסחה כימית SrTiO3
מסה מולקולרית g/mol‏ 183.49
מספר CAS 12060-59-2
צפיפות g/cm3‏ 5.11
מצב צבירה בטמפרטורת החדר מוצק
מסיסות לא מסיס
טמפרטורת היתוך 2080°C °C

סטרונציום טיטנאט (נוסחה כימית: SrTiO3, מכונה לפעמים בקיצור גם STO) הוא חומר קרמי בעל מבנה פרובסקיט המורכב מהיסודות סטרונציום, טיטניום וחמצן. התרכובת היא פראלקטרית, ובטמפרטורות נמוכות החומר עובר מעבר פאזה לפאזה פרואלקטרית בעלת מקדם דיאלקטרי יחסי גבוה מסדר גודל של 10,000.

במשך תקופה ארוכה סברו כי סטרונציום טיטנאט קיים רק בצורתו המלאכותית, עד שבשנת 1982 החומר נמצא גם בצורה טבעית במינרל שנתגלה בסיביר, וזכה לשם טאוסוניט (tausonite). הטאוסוניט הוא מינרל נדיר ביותר ונמצא רק בגבישים זעירים, ולפיכך זה עוסק בחומר המלאכותי כל עוד לא צוין אחרת.

השימושים העיקריים של סטרונציום טיטנאט הם ביישומים אופטיים מדויקים, בנגדים משתנים, בחיקויים ליהלום ובחומרים קרמיים מתקדמים. גבישים יחידים של סטרונציום טיטנאט משמשים כמצע נפוץ לגידול מגוון של חומרים אלקטרוניים מתקדמים ליישומים מחקריים מגוונים. דוגמה בולטת למחקר בתחום זה היא היווצרות של גז אלקטרונים דו-ממדי (2DEG) על פני השטח של סטרונציום טיטנאט כאשר מגדלים עליו שכבה אפיטקסיאלית של לנתנום-אלומינט (LaAlO3) בעלת עובי של ארבעה תאי יחידה או יותר. [1]

אילוח של סטרונציום טיטנאט, למשל על ידי היסודות ניוביום או לנתן מגדילים את המוליכות (מסוג N) של החומר. בדומה לכך, גם פגמים נקודתיים של העדרויות חמצן בגביש תורמים אלקטרון להולכה ומגדילים את המוליכות מסוג N של החומר. ניתן לגדל שכבות דקות אפיטקסיאליות של סטרונציום טיטנאט במגוון שיטות, כגון PLD, MBE ו-ALD. שכבות דקות כאלה משמשות למחקר בהתקני אלקטרוניקה מתקדמים ולחקר תופעות מגוונות בפיזיקה של חומר מעובה.

לסטרונציום טיטנאט מבנה פרובסקיט (perovskite) בעל הנוסחה הכימית הכללית ABX3. באדום מסומנים אניוני החמצן (2-), בכחול מסומן הקטיון הקטן יותר טיטניום (4+), ובירוק מסומנים האניונים הגדולים' סטרונציום (2+).

תכונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

לסטרונציום טיטנאט מקדם דיאלקטרי יחסי גבוה של כ-300 בטמפרטורת החדר ובשדות חשמליים נמוכים. בגבישים נקיים במיוחד ניתן להגיע להתנגדות סגולית גבוהה מאוד של למעלה ממיליארד אוהם-ס"מ[2]. סטרונציום טיטנאט הופך למוליך על בטמפרטורה של 0.35 מעלות קלווין וזוהי התחמוצת המבודדת הראשונה בה נתגלתה מוליכות-על[3]. לתחמוצת פער אסור לא-ישיר של 3.25 אלקטרון וולט ופער אנרגיה ישיר של 3.75 אלקטרון וולט.[4]

סטרונציום טיטנאט נקי הוא שקוף וחסר צבע, אולם תוספות קטנות של מאלחים, כגון מתכות מעבר או עפרות נדירות יכולים להקנות לו צבע אדום, צהוב, חום או כחול. בצורתו הטבעית, המינרל טאוסוניט בדרך אינו שקוף ויש לו גוון חום-אדמדם, אדום כהה, או אפור.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ A. Ohtomo, H. Hwang (2004). "A high-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface". Nature 427. doi:10.1038/nature02308. 
  2. ^ Strontium titanate, ESPI Metals
  3. ^ C. S. Koonce et al. (1967). "Superconducting Transition Temperatures of Semiconducting SrTiO3". Phys. Rev. 163 (2): 380. doi:10.1103/PhysRev.163.380. 
  4. ^ K. van Benthem, C. Elsässer and R. H. French (2001). "Bulk electronic structure of SrTiO3: Experiment and theory". Journal of Applied Physics 90: 6156. doi:10.1063/1.1415766.