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銻化物銻化物是指由一種或幾種金屬與銻(Sb)的化合物所組成的一類少見的礦物，金屬的配位都是八面體或四面體。八面體配位的晶體結構與硫化物類礦物中的方鉛礦的結構相同，四面體配位的晶體結構則相當於硫化物類中的另一礦物輝銀礦的結構。銻化物半導體材料在紅外製導、海洋監測、深空探索等領域具有重要應用前景。2019年，中國科學家研製出新型銻化物半導體量子阱激光器。

銻化物礦藏

常見的兩種銻化物是銻銀礦(Ag3Sb)和銻鈀礦(Pd5Sb2)。銻銀礦顯示出明顯的斜方對稱性，是一種重要的銀礦，出現在與侵入岩伴生的熱液成因礦床中，在加拿大安大略省的科博爾特(Cobalt)和澳大利亞新南威爾士州的布羅肯希爾(Broken Hill)都有相當數量的發現。銻鈀礦也表現出斜方對稱性，是一種主要的鈀礦物，出現在鎳鐵礦床里，與自然鉑、磁黃鐵礦和黃銅礦共生，已在南非的布什維爾德雜岩(Bushveld Complex)、哥倫比亞的喬科(Choco)和俄羅斯諾里爾斯克(Norilsk)發現。其他銻化物有方銻金礦(AuSb2)、紅銻鎳礦(NiSb)。所有銻化物都具有金屬光澤，不透明，比重大，硬度中到低。

基本性質

銻化物材料主要是指以 Ga、Al 等 III 族元素與 Sb、As 等 V 族元素化合組成含銻的二元、三元、四元系材料，如 GaSb、InSb、AlGaSb、InAsSb、AlGaAsSb、InGaAsSb 等，它們的晶格常數一般都在 0.61nm 左右。在與 GaSb等常用襯底材料的晶格幾乎匹配的條件下，其禁帶寬度可在較寬的範圍內調節，能夠較好的實現晶格或應變匹配，非常有利於生長高質量材料，對應的波長可覆蓋 0.78μm（近紅外）到 12μm（遠紅外）的光譜區域，其中，2-5μm 中紅外波段是空氣中重要的大氣窗口，2-5μm 中紅外波段激光在空氣中散射相對較低，包含許多重要分子特徵譜線。其光電器件可廣泛應用於環境監測、化學物品探測、生物醫學、衛星遙感、激光雷達、目標指示等領域中。銻化物材料能帶結構具有一定的特殊性。在製備激光器和探測器時，可選擇的材料體系將會更多，而且通過改變材料組分可以達到改善激光器性能的目的。因此，銻化物成為製備 2-5μm 中紅外波段半導體激光器的首選材料。

銻化物的應用

光電探測器銻化物如LiSb，NaSb，KSb，RbSb等可應用於光電探測領域，其中以CsSb陰極的靈敏度最高，是最有實用價值的光電轉換材料，廣泛應用於紫外和可見光區的光電探測器中。CsSb陰極的熱電子發射和疲勞特性都優於銀氧銫陰極。而且製造工藝簡單。

熱光伏電池

熱光伏電池(TPV)與太陽電池類似是直接將熱輻射(紅外電磁波)轉變成電能的裝置。當前TPV的發展趨勢是開發適用於1 500℃下中低溫輻射源的高效率、低成本、0.6 eV以下窄禁帶寬度的熱光伏材料和組件。銻化物材料是舉世公認的TPV首選材料，研究報道最多的是用LPE、MOCVD、MBE等各種方法在GaSb襯底上製備的InGaAsSb pn結電池。在InAs襯底上外延生長InAsSbP製備的TPV電池，其光譜響應的截止波長可達2.5～3.4μm，是很有發展潛力的研究方向。

激光器

19 世紀 70 年代以來，科學家們就意識到銻化物半導體激光器的應用前景及重要性。1978 年，L. M. Dolginov 等人製備了 InGaAsSb/GaSb 異質結半導體激光器，發光波長為 1.9μm 左右。1985 年，Bochkarev 成功製備了世界上第一台Ga Sb 基半導體激光器。同年，Caneau 等人研製了 InGaAsSb/AlGaAsSb 雙異質結半導體激光器，激射波長在 2.2μm 左右。1990 年，S. J. Eglash 等人利用MBE 製作了 2.29μm GaSb 基無應變半導體激光器，發現銻化物材料生長和器件製作難度很大。直到 1992 年，Choi 等人提出 Ga Sb 基應變量子阱激光器結構，銻化物的禁帶寬度比砷化鎵的小，與砷化鎵相比，它在中紅外應用方面有其獨特的優勢。並且銻化物和砷化物組成的微結構材料能帶排列包含了跨立式的Ⅰ型、錯開式的Ⅱ型和反轉型的Ⅱ型，這些導致的能帶排列為凝聚態低維量子物理基礎研究、創造新材料、新器件、新概念提供了廣闊的天地，並研製出輸出功率高達190mW 的 2μm InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱半導體激光器，實現了器件大功率輸出。1998 年，Newell 等人經過不斷的探索，採用寬波導結構有效降低了 2μm GaSb 基半導體激光器的內部損耗，提高了量子效率。1999 年，D. Z. Garbuzov 等人製備了 GaSb 基 InGaAsSb/AlGaAsSb 多量子阱半導體激光器，實現了室溫連續激射，激射波長在 2.3-2.7μm 之間。2002 年，C. Mermeistein 等人製備了寬接觸激光器，發光波長在 2μm 左右，室溫下最大輸出功率可達 1.7W 。工作於2～5μm中紅外波段的銻化物激光器在特徵分子光譜儀、毒品檢測、環保、紅外遙感、遙測、激光醫學及光電子對抗中有重要的應用。 2019年，中國科學家研製出新型銻化物半導體量子阱激光器。

銻化物毒作用

銻化物對人體的毒作用主要再現為銻性皮炎、銻塵肺、肝臟及心肌損害，主要可分為急性中毒和慢性中毒兩類. 1、急性中毒：主要由於吸入銻及其化合物的蒸氣和粉塵而引起。接觸者出現眼結膜和呼吸道刺激症狀，發生支氣管炎，較重者出現胸痛、呼吸困難。吸入三氯化銻遇水分解的氣體，可引起肺水腫，主要由於產生的氯化氫所致，而同時吸收的銻離子，可致全身毒作用。熔煉銻時，吸入銻蒸氣氧化成的氧化銻可引起鑄造熱。急性銻化氫中毒和胂化氫中毒相似，可發生溶血及體溫降低，吸入高濃度可迅速致死。三氯化銻可引起皮膚灼傷，曾有經灼傷面吸收而引起中毒性肝炎。口服中毒有胃腸道症狀，肝臟、腎臟和心臟都可受損。出現流涎、口內金屬味、食慾減退、噁心、嘔吐、腹痛、便血，肝臟可腫大、壓痛。嚴重者有尿閉、血尿和心律紊亂等。 2、慢性中毒：影響長期接觸銻化合物粉塵或煙塵的工人可出現頭痛、興奮、失眠、暈眩、肢體酸痛、貧血、消瘦等全身症狀。由於長期慢性刺激發生鼻炎、鼻粘膜潰瘍甚至穿孔，氣管炎或肺炎，口腔炎症，消化功能障礙，偶見血便。長期吸入銻塵可致銻塵肺，但對勞動能力無嚴重影響；即使同時出現銻中毒症狀，調離後，亦易緩解。長期接觸高濃度Sb2S3，可出現心血管損害。治療：銻及其化合物所致損害的預防原則與其他金屬同。一般職業性銻中毒不嚴重，脫離接觸並進行對症處理即可痊癒。由於注射而引起的銻中毒，用二巰基丁二酸鈉排銻有效。近日，國內媒體紛紛報道，包括康師傅、可口可樂等知名品牌飲料在內的塑料瓶中含有致癌物質銻，引起了人們極大的關注。銻是一種金屬元素，它在地殼中的含量為0.2~0.3mg/kg。世界銻儲存量為450萬~600萬噸，而我國為300萬噸以上，是全球範圍內主要的銻生產國。人類應用銻已有悠久的歷史。銻劑曾經廣泛用於霍亂、肺結核、血吸蟲病、黑熱病等疾病的治療。銻及其化合物還用於生產陶瓷、玻璃、電池、油漆及阻燃劑，近年來人們以銻劑作為聚酯塑料瓶生產的催化劑，增加了人們與銻接觸的機會。銻及其化合物的應用越來越廣泛，這使得環境中銻的污染也日趨嚴重。銻作為污染源進入環境，源於天然排放與人為排放。有研究表明，城市垃圾中銻含量達到52mg/kg（乾重），其中80%來自於紡織品和塑料中的阻燃劑。一些國家用含銻的焊料焊接水管，這增加了自來水中的銻含量。在交通運輸環節，汽車剎車片的磨擦是銻釋放到大氣中的途徑之一。以往的研究證實，銻對人體及環境生物具有毒性作用，甚至被懷疑為致癌物。銻及其化合物被許多國家列為重點污染物。與諸多元素相似，銻及其化合物的毒性取決於其存在形式，不同銻化合物毒性差異很大。一般來說，元素銻毒性大於無機銻鹽，三價銻的毒性大於五價銻，無機銻的毒性大於有機銻化合物。銻及其化合物可以通過呼吸道、消化道或皮膚等途徑進入人體。有研究認為，在工作崗位接觸高濃度銻可以造成皮膚黏膜、心臟、肝臟、肺及神經系統等多個組織器官的損害。而長期在低濃度銻環境下作業，勞動者體內銻蓄積會增加，可以觀察到皮膚、心臟、肝臟、肺等組織器官損傷發病率增高的趨勢。銻及其化合物的慢性毒性試驗證實，銻與細胞中的巰基發生不可逆轉的結合，進而干擾含巰基蛋白質和酶類的正常代謝，從而對生物體產生損害作用。研究者說，在飲水中添加三價可溶性銻鹽-酒石酸銻鉀，經過90天的慢性暴露，銻能夠引起老鼠體內輕微化學和血液學的改變，同時引起甲狀腺、肝臟、胸腺、脾臟和腦垂體等組織相應的結構變化。當銻的濃度達到5mg/L時，可使雌性老鼠血糖顯著下降。依據目前的研究，不能認定飲用瓶裝礦泉水、純淨水會由於銻析出危害健康，但是不應當長期將其置於高溫、暴曬的條件下貯存。僅就酸性條件下對銻溶出的促進作用而言，人們選擇聽裝碳酸飲料比瓶裝的更為明智。理論上，用聚酯瓶裝醋會促進瓶體中的銻析出，因此從預防為主的角度出發，不要人為地將食醋分裝到聚酯塑料瓶中。由於醋作為調味品，其日常消費量要遠低於飲料，所以不能簡單認定其風險一定高於喝飲料。^[1]