Антимони́ды (стиби́ды) — группа химических соединений сурьмы с другими элементами (как правило
интерметаллические).
По свойствам близки к антимонидам антимонохалькогениды MSbX, где X = S, Se, Те. Эти соединения металлоподобны или являются полупроводниками, при низких температурах некоторые из них становятся сверхпроводниками.
Свойства различных антимонидов
Свойства наиболее изученных антимонидов
Показатель |
AlSb |
GaSb |
InSb |
ZnSb |
CdSb |
Cs3Sb |
NiSb
|
tпл., °C |
1060 |
712 |
525.2 |
546 |
456 |
725 |
1160
|
ρ, г/см³ |
4,218 |
5,6137 |
5,7751 |
6,36 |
6,66 |
4,46 |
8,69
|
Твердость по Моосу |
4,8 |
4,5 |
3,8 |
— |
— |
— |
5,5
|
ΔH°обр., кДж/моль |
-49,23 |
-44,2 |
-30,66 |
-17 |
-25,6 |
-200 |
-66,2
|
S°298, Дж/(моль·К) |
64,36 |
76,17 |
87,444 |
89,6 |
94,7 |
226 |
—
|
ΔH°пл., кДж/моль |
82,1 |
65,19 |
47,7 |
— |
32,1 |
— |
—
|
Ширина запрещённой зоны (300 К), эВ |
1,6 |
0,79 |
0,18 |
0,44 |
0,56 |
1,6 |
—
|
Подвижность электронов (300 К), см²/(В·с) |
200 |
4000 |
1⋅106 (77 K) |
— |
— |
— |
—
|
Подвижность дырок (300 К), см²/(В·с) |
330 |
800 |
9100 (77 K) |
575 |
1980 |
200-600 |
—
|
- Антимонид алюминия AlSb — темно-серые с синеватым отливом кристаллы с металлическим блеском, решетка кубическая (а = 0,61355 нм); перспективный материал для солнечных батарей и электронных приборов, работающих при температурах до 500 °C.
- Антимонид цинка ZnSb — серый кристалл с металлическим блеском, решетка ромбическая (а= 0,6128 нм, b = 0,7741 нм, с = 0,8115 нм); материал для термоэлектрических приборов.
- Антимонид цезия Cs3Sb — чёрные кристаллы с металлическим блеском, решетка кубическая (а = 0,9180 нм); используется для изготовления фотоэмиттеров с высоким квантовым выходом.
- Антимониды Cd и Mg, а также тройные соединения типа ZnSnSb2 — перспективные полупроводниковые материалы.
- Th3Sb4 может использоваться в качестве высокотемпературного термоэлектрического материала.
- NiSb также как и др.
- Антимониды с металлической проводимостью (CrSb, CoSb) предложено использовать как компоненты эвтектичечких композиций с InSb и GaSb для магнитосопротивлений, детекторов ИК-излучения и др.
Основную опасность при работе с антимонидами представляет H3Sb, выделяющийся при действии воды или кислот на антимониды.
Большинство антимонидов переходных элементов металлоподобны, некоторые соединения MSb2 и особенно MSb3 — полупроводники, причем с увеличением атомной массы металла в пределах группы ширина запрещённой зоны возрастает. Некоторые антимониды при низких температурах становятся сверхпроводниками, наиболее высокие температуры перехода у Nb5Sb4 — (8,60 К), Ti3Sb — (5,80 К).
Некоторые антимониды — антиферромагнетики с относительно высокими точками Нееля:
- 723 К для CrSb,
- 213 К для USb.
Другие, например, MnSb, MnSb2 — ферромагнетики, для которых характерны анизотропия магнитных свойств и изменение с температурой направления наибольшей магнитной восприимчивости.
Известен ряд двойных антимонидов, например: LiCdSb, K2CuSb2, BaZn2Sb2, TiSnSb, ZnSnSb2, NbSnSb H3Si3Sb5.
Триантимонид тетрасамария при температуре 168 К переходит в ферромагнитное состояние
Использование
- Антимонид галлия — для создания светодиодов, работающих в инфракрасной области спектра, туннельных диодов.
- Антимонид индия — в полупроводниковых инфракрасных фоточувствительных датчиках,
- Антимонид цинка — в транзисторах, инфракрасных детекторах и тепловизорах, а также магниторезистивных устройств.
Химические свойства
Антимониды щелочных и в несколько меньшей степени щелочно-земельных металлов химически очень активны, легко окисляются, гидролизуются водой с выделением H3Sb. Антимониды Mg и Аl менее активны, но легко разлагаются разбавленными кислотами. Все остальные антимониды взаимодействуют только с концентрированными кислотами или царской водкой. С увеличением содержания Sb в антимонидах их химическая устойчивость повышается. Некоторые антимониды, в частности образуемые щелочными металлами, растворяются в солевых расплавах, например, в смесях LiCl и LiF или NaCl и NaI.
Получение антимонидов
Антимониды синтезируют главным образом сплавлением компонентов в вакууме или в инертной атмосфере, иногда под слоем флюса (например, из NaCl, KCl, СаСl2, ВаСl2). Мелкие кристаллы и плёнки получают из газовой фазы — сублимацией компонентов или путём химических транспортных реакций. Монокристаллы выращивают методами направленной кристаллизации, вытягивания из расплава, горизонтальной зонной плавки. Эпитаксиальные плёнки получают вакуумным напылением, осаждением из жидкой и газовой фаз. Некоторые антимониды (например, SnSb, Cu2Sb) образуются в сплавах (баббитах, сурьмяных бронзах и др.).
Нахождение в природе
Известно около 15 сравнительно редких минералов, относящихся к антимонидам, например:
Примеры
Примечания