Séléniure de plomb

Le séléniure de plomb peut être obtenu par une réaction en plusieurs étapes de sélénium avec de l'acide nitrique HNO₃, de l'ammoniac NH₃ et de l'oxyde de plomb(II) PbO :

2 Se + 8 HNO₃ ⟶ 2 H₂SeO₃ + 8 NO₂ + 2 H₂O ;

2 PbO + 4 HNO₃ ⟶ 2 Pb(NO₃)₂ + 2 H₂O ;

2 H₂SeO₃ + 2 Pb(NO₃)₂ + 3 N₂H₄ ⟶ 2 PbSe + 3 N₂ + 4 HNO₃ + 6 H₂O.

Il est également possible de convertir des quantités équimolaires d'acétate de plomb(II) trihydraté Pb(CH₃COO)₂·3H₂O et d'acide sélénieux H₂SeO₃ en sélénite de plomb PbSeO₃ avec réduction ultérieure par une solution diluée d'acide acétique CH₃COOH et d'hydrazine N₂H₄[8].

Les monocristaux de séléniure de plomb sont synthétisés à partir de quantités précisément stœchiométriques des deux éléments dans des tubes de quartz sous vide[9] :

Pb + Se ⟶ PbSe.

Des nanotiges monocristallines et des nanotubes polycristallins ont été obtenus à l'aide de membranes biologiques. Le diamètre des nanotiges obtenues était de l'ordre de 45 nm pour une longueur d'environ 1,1 µm, tandis que les nanotubes avaient un diamètre d'environ 50 nm et une longueur pouvant atteindre 2 µm[10].

Le séléniure de plomb est un matériau thermoélectrique, dont les propriétés pourraient être meilleures que celles du tellurure de plomb(II) PbTe[11] - [12] - [13] - [14]. C'est l'un des premiers matériaux identifié comme étant sensible aux rayonnements infrarouges et utilisé pour des applications militaires. Les premières recherches de cette nature ont été menées dans les années 1930 et les premiers équipements fonctionnels tirant partie de ce matériau ont été produits pendant et juste après la Seconde Guerre mondiale en Allemagne, au Royaume-Uni et aux États-Unis. Il est depuis couramment employé dans les photodétecteurs infrarouges destinés à diverses applications, par exemple les spectromètres pour la détection de gaz et de flammes, ou encore les mèches infrarouges pour les munitions d'artillerie ou le repérage infrarouge passif (PIC).

Le séléniure de plomb est capable de détecter un rayonnement infrarouge dans la fenêtre infrarouge moyenne (MWIR), précisément de 1,5 à 5,2 µm, voire jusqu'à 6 µm dans certaines conditions. Il présente une détectivité élevée à température ambiante (fonctionnement non refroidi) ainsi qu'un temps de réponse très bref, ce qui en fait un bon matériau pour l'imagerie infrarouge rapide et bon marché[15].

Le séléniure de plomb est un matériau photoconducteur. Son mécanisme de détection repose sur la modification de la conductivité électrique d'une couche mince polycristalline lorsqu'elle absorbe un photon. L'absorption de tels photons fait passer des électrons de la bande de valence du matériau semiconducteur à sa bande de conduction. Si le détail des mécanismes à l'origine des propriétés intéressantes de ce matériau n'est pas encore pleinement élucidé, on pense que sa nature polycristalline, outre le matériau lui-même, joue un rôle central pour limiter l'effet Auger et le courant d'obscurité dans ces composants, en relation avec la présence de nombreuses zones désertées le long des joints de grains et des barrières de potentiel dans les couches minces molycristallines.

On emploie traditionnellement deux méthodes principales.