Фосфид лютеция

Фосфид лютеция (LuP, CAS 12032-05-2) — бинарное неорганическое соединение редкоземельного металла лютеция и фосфора. Относится к классу монопниктидов редкоземельных элементов. Представляет собой тёмно-серые кристаллы; при недостаточной степени чистоты возможна буроватая окраска.

Кристаллическая структура и состав

Фосфид лютеция кристаллизуется в кубической сингонии по структурному типу NaCl (галит). Пространственная группа Fm3m, параметр кристаллической ячейки a = 0,5533 нм, число формульных единиц на ячейку Z = 4. Молярная масса — 205,94 г/моль (Lu: 174,97 + P: 30,97). Рассчитанная по рентгенографическим данным плотность составляет около 8,1 г/см³.

Физические и химические свойства

Растворимость и химическая стойкость

Кристаллы LuP устойчивы на воздухе. Вещество не растворяется в воде и не образует кристаллогидратов — нулевая гигроскопичность. Активно реагирует с азотной кислотой. Взаимодействие с водой не характерно.

Полупроводниковые свойства

Фосфид лютеция является полупроводником. Кубическая структура с плотной упаковкой атомов и высокий атомный номер лютеция (Z = 71) обусловливают физические свойства, определяющие применение LuP в силовой и высокочастотной электронике.

Получение

В природе фосфид лютеция не встречается — в условиях открытой среды это соединение нестабильно. Синтез проводится в лабораторных или промышленных условиях двумя основными методами:

• нагрев порошкообразного металлического лютеция с красным фосфором в инертной атмосфере или вакууме;
• реакция металлического лютеция с фосфином (PH₃).

Оба метода требуют строгого контроля атмосферы реакционной зоны во избежание окисления.

Применение фосфида лютеция

Силовая и высокочастотная полупроводниковая электроника

Основная область применения LuP — высокомощные высокочастотные полупроводниковые приборы. Соединение используется как исходный или функциональный материал при создании компонентов, работающих в режимах высоких мощностей и частот. Также применяется при изготовлении лазерных диодов.

Детекторы гамма-излучения

Фосфид лютеция применяется в детекторах гамма-излучения. Высокое атомное число лютеция обеспечивает значительное сечение взаимодействия с жёстким излучением. В полупроводниковых детекторах на основе LuP энергия гамма-квантов преобразуется в электронно-дырочные пары, ток которых пропорционален поглощённой энергии — это позволяет определять интенсивность и энергию излучения.

Следует разграничивать применение фосфида лютеция и люминесцирующих сцинтилляторов на основе лютеция (например, оксиортосиликата лютеция Lu₂SiO₅:Ce), в которых используется иной принцип регистрации — оптический. LuP работает по полупроводниковому механизму.

Форма поставки и область применения в производстве

Фосфид лютеция поставляется в виде порошка или кристаллического материала различной степени чистоты в зависимости от требований применения. Для детекторных применений и полупроводниковой техники критична высокая чистота исходного материала. Хранение — в герметичной таре без контакта с влагой и кислотами.

Смежные соединения лютеция, представленные в нашем каталоге: пирофосфат лютеция и сульфид лютеция.