Le ditellurure de molybdène, ou simplement tellurure de molybdène, est un composé chimique de formule . C'est un dichalcogénure de métal de transition () semiconducteur.

Structure Il cristallise à température ambiante dans le système hexagonal (forme ) selon le groupe d'espace P6/mmc (), semblable à celui du disulfure de molybdène , avec comme paramètres cristallins et pour une masse volumique de .. Chaque atome de molybdène est entouré par six atomes de tellure formant un prisme trigonal dans lequel les atomes de molybdène et de tellure sont séparés par . Les atomes de molybdène forment une sous-couche prise en sandwich entre deux sous-couches d'atomes de tellure, et ces trois sous-couches forment un feuillet épais de . qui se répète dans le cristal.. Deux feuillets adjacents sont unis par des liaisons de van der Waals entre atomes de tellure..

Aux températures supérieures à , le ditellurure de molybdène cristallise dans le système monoclinique selon le groupe d'espace P2/m () avec pour paramètres cristallins , , et . Il est possible de tremper le jusqu'à température ambiante., cette forme métastable pouvant subsister en-dessous de .. Par refroidissement de cette forme métastable en-dessous de , le réseau cristallin passe dans le système orthorhombique pour donner une forme dite , parfois nommée improprement Td.. La forme est diamagnétique tandis que la forme est paramagnétique. La transition de phase du se produit à , mais une déplétion en tellure de 5 % porte cette température à .

Production

Le tellurure de molybdène peut être obtenu en chauffant sous vide à un mélange de molybdène et de tellure dans les proportions appropriées. Il est également possible de procéder par dépôt chimique en phase vapeur () en vaporisant molybdène et tellure dans du brome gazeux avant d'être déposés sur un substrat.. L'utilisation du brome donne un dopage n tandis que l'utilisation du tellure donne un dopage p.. La stœchiométrie du tellurure de molybdène est légèrement déficiente en tellure, à moins de l'ajouter en excès pendant sa production. La proportion de tellure varie de .. L'excès de tellure déposé lors de la formation du matériau peut être dissous avec de l'acide sulfurique ..

Le recuit d'un film de molybdène dans une atmosphère de tellure entre pendant plusieurs heures donne une fine couche de tellurure de molybdène.. On peut obtenir la forme amorphe par réaction sonochimique de l'hexacarbonyle de molybdène avec du tellure dissous dans de la décaline.. On peut également procéder par dépôt électrochimique à partir d'une solution d'acide molybdique et de dioxyde de tellure par exemple sur de l'acier inoxydable ou de l'oxyde d'indium-étain.. La tellurisation par dépôt chimique en phase vapeur () à d'une couche mince de molybdène conduit à la forme hexagonale semiconductrice tandis que l'utilisation d'une couche mince de trioxyde de molybdène conduit dans les mêmes conditions () à la forme monoclinique semimétallique ..

Propriétés

Le tellurure de molybdène pulvérulent est noir., tandis que les couches minces ne dépassant pas d'épaisseur laissent passer une lumière rouge, les couches encore plus minces apparaissant orange voire transparentes. La limite d'absorption se situe autour de , les longueurs d'onde inférieures étant fortement atténuées ; cette limite se situe à à , ce qui correspond au rouge profond.

réfléchit environ 43 % dans l'infrarouge avec un pic à et un minimum à .. Les raies d'absorption deviennent plus étroites à mesure que la température baisse. À , les pics d'absorption se trouvent à , , , , , , , et .. Les excitons A et B ont des niveaux d'énergie respectivement à et , avec donc une différence de ..

Le tellurure de molybdène massif est semiconducteur à gap indirect de avec également un gap direct de . La bande interdite indirecte s'élargit cependant à mesure qu'on affine la couche de pour tendre vers un matériau bidimensionnel., de sorte qu'une monocouche ou une bicouche de est un matériau à gap direct.. La bande interdite est réduite dans le tellurure de molybdène déficient en tellure de . Le travail de sortie vaut ..

L'- hexagonal massif de type n a une conductivité électrique de avec mobiles par centimètre cube tandis que le type p a une conductivité électrique de et une concentration de trous de . La conductivité électrique est maximum aux environs de , diminuant lentement quand la température décroît, ainsi que quand elle croît mais avec un minimum vers , température au-dessus de laquelle la conductivité électrique croît à nouveau avec la température. La résistivité du - monoclinique est de l'ordre de quand celle de l'- est d'environ , ce qui dénote une nature bien plus métallique. Les atomes de molybdène sont plus proches les uns des autres dans la forme , ce qui favorise la circulation des électrons par recouvrement dans la bande de conduction.. À température ambiante, la résistivité du - vaut .. Le - orthorhombique a une résistance 10 % inférieure à celle du - monoclinique, avec une hystérèse autour du point de transition vers . La résistance décroît à peu près linéairement quand la température décroît. À , on observe une résistivité de , tandis qu'à , le matériau devient supraconducteur.. Dans la mesure où cette structure cristalline brise la symétrie d'inversion, il présente une ferroélectricité qui peut être couplée à sa supraconductivité, ce qui a par exemple permis de créer un commutateur supraconducteur en tellurure de molybdène...

Réactions

Le tellurure de molybdène s'oxyde progressivement dans l'air pour former du dioxyde de molybdène . À des températures élevées, l'oxydation du donne du et du .. L'oxydation produit également du trioxyde de molybdène , du tellure et du dioxyde de tellure ..

Lorsqu'il est fortement chauffé, le laisse échapper des vapeurs de tellure en laissant une phase solide de plus en plus déficiente en tellure jusqu'à obtenir du . Ce changement perturbe les expériences car les propriétés du matériau sont très sensibles à la teneur en tellure ainsi qu'à la température. La pression de vapeur saturante de en présence de chauffé est approchée par ., la pression P étant exprimée en bars et la température T en kelvins. Le chauffé libère également de la vapeur de sous un pression partielle approchée par jusqu'à ne laisser que du molybdène métallique.

Les feuillets d'- peuvent être séparés et dispersés dans l'eau avec du cholate de sodium comme tensioactif et une sonication, ce qui donne une suspension vert olive. Le ditellurure de molybdène est hydrophobe mais le tensioactif recouvre sa surface avec la partie lipophile de sa molécule Ying (Ian) Chen, Nanotubes and Nanosheets: Functionalization and Applications of Boron Nitride and Other Nanomaterials, , CRC Press, .

Des métaux alcalins tels que le lithium sont susceptibles de former des composés d'insertion dans les feuillets d'-. Cela permet d'envisager l'utilisation de ce matériau comme électrode dans un accumulateur lithium-ion. L'intercalation peut aller jusqu'au ; ce matériau présente des figures de diffraction aux rayons X semblables à l'-..

Notes et références

Molybdene Catégorie:Composé du molybdène