seleniuro de galio(II)

El seleniuro de galio(II) ( GaSe ) es un compuesto químico . Tiene una estructura de capas hexagonales, similar a la del GaS . ^{[ 1 ]} Es un fotoconductor, ^{[ 2 ]} un cristal de generación de segundo armónico en óptica no lineal , ^{[ 3 ]} y se ha utilizado como material de conversión de infrarrojo lejano ^{[ 4 ]} a 14–31 THz y superior. ^{[ 5 ]}

Se dice que tiene potencial para aplicaciones ópticas ^{[ 6 ],} pero la explotación de este potencial se ha visto limitada por la capacidad de cultivar fácilmente monocristales ^{[ 7 ].} Los cristales de seleniuro de galio muestran una gran promesa como material óptico no lineal y como fotoconductor . Los materiales ópticos no lineales se utilizan en la conversión de frecuencia de la luz láser . La conversión de frecuencia implica el desplazamiento de la longitud de onda de una fuente de luz monocromática , generalmente luz láser, a una longitud de onda de luz más alta o más baja que no se puede producir a partir de una fuente láser convencional.

Existen varios métodos de conversión de frecuencia que utilizan materiales ópticos no lineales . La generación del segundo armónico produce la duplicación de la frecuencia de los láseres de dióxido de carbono infrarrojos. En la generación paramétrica óptica, se duplica la longitud de onda de la luz. Los láseres de estado sólido de infrarrojo cercano se utilizan habitualmente en la generación paramétrica óptica. ^{[ 8 ]}

Un problema inicial del uso de seleniuro de galio en óptica es que se rompe fácilmente a lo largo de las líneas de clivaje, lo que dificulta su corte para aplicaciones prácticas. Sin embargo, se ha descubierto que dopar los cristales con indio mejora notablemente su resistencia estructural y facilita su aplicación. ^{[ 7 ]} No obstante, persisten dificultades en el crecimiento de los cristales que deben superarse antes de que los cristales de seleniuro de galio puedan utilizarse más ampliamente en óptica.

Las monocapas de seleniuro de galio son semiconductores bidimensionales dinámicamente estables, en los que la banda de valencia tiene forma de sombrero mexicano invertido, lo que da lugar a una transición de Lifshitz a medida que aumenta el dopaje de huecos. ^{[ 9 ]}

La integración del seleniuro de galio en dispositivos electrónicos se ha visto obstaculizada por su sensibilidad al aire. Se han desarrollado varios enfoques para encapsular monocapas y multicapas de GaSe, lo que ha dado lugar a una mayor estabilidad química y movilidad electrónica. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

La síntesis de nanopartículas de GaSe se lleva a cabo mediante la reacción de GaMe₃ con trioctilfosfina selenio (TOPSe) en una solución a alta temperatura de trioctilfosfina (TOP) y óxido de trioctilfosfina ₍ TOPO). ^{[ 13 ]}

GaMe ₃ + P[(CH ₂ ) ₇ CH ₃ ] ₃ Se → GaSe

Una solución de 15 g de TOPO y 5 mL de TOP se calienta a 150  °C durante toda la noche bajo atmósfera de nitrógeno, eliminando cualquier agua que pueda estar presente en la solución original de TOP. Esta solución inicial de TOP se destila al vacío a 0,75 torr, tomando la fracción de 204  °C a 235  °C. Luego se añade una solución de TOPSe (12,5 mL de TOP con 1,579 g de TOPSe) y la mezcla de reacción TOPO/TOP/TOPSe se calienta a 278  °C. A continuación, se inyecta GaMe₃ ₍ 0,8 mL) disuelto en 7,5 mL de TOP destilado. Después de la inyección, la temperatura desciende a 254  °C antes de estabilizarse en el rango de 266–268  °C después de 10 minutos. Entonces comienzan a formarse nanopartículas de GaSe, que pueden detectarse por un hombro en el espectro de absorción óptica en el  rango de 400–450 nm. Después de observar este hombro, la mezcla de reacción se deja enfriar a temperatura ambiente para evitar una reacción posterior. Tras la síntesis y el enfriamiento, se abre el recipiente de reacción y se extrae la solución de nanopartículas de GaSe mediante la adición de metanol . La distribución de las nanopartículas entre las fases polar (metanol) y no polar (TOP) depende de las condiciones experimentales. Si la mezcla está muy seca, las nanopartículas se distribuyen en la fase de metanol. Sin embargo, si las nanopartículas se exponen al aire o al agua, pierden su carga y se distribuyen en la fase no polar TOP. ^{[ 13 ]}

• Nanopartículas de seleniuro de galio utilizadas en la conversión de energía solar ( ScienceDaily ).