научная статья по теме ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА GASE, ПОЛУЧЕННОГО КОСВЕННЫМ МЕТОДОМ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ Химия

Текст научной статьи на тему «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА GASE, ПОЛУЧЕННОГО КОСВЕННЫМ МЕТОДОМ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ»

ЖУРНАЛ НЕОРГАНИЧЕСКОМ ХИМИИ, 2007, том 52, № 10, с. 1618-1620

СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ^^^^^^^^^^

НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

УДК 546.681.221:548.522

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Са8е, ПОЛУЧЕННОГО КОСВЕННЫМ

МЕТОДОМ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ

© 2007 г. Б. А. Гейдаров

Бакинский государственный университет, Азербайджан Поступила в редакцию 05.11.2006 г.

Разработан косвенный метод синтеза ва8е, получены его монокристаллы из газовой фазы и изучены их некоторые электрофизические свойства.

GaSe - очень интересный полупроводниковый материал. Это соединение имеет высокую фоточувствительность и люминесцентные свойства, а также лазерный эффект, что дает возможность использовать его как материал для квантовых генераторов. Благодаря этим свойствам GaSe привлекает внимание исследователей. Авторы [1-4] синтезировали GaSe из галлия и селена при высокой температуре прямым методом. Синтез проводили при температуре, на 200°С превышающей температуру плавления синтезируемого вещества. В этих условиях полученный продукт подвергается термической диссоциации и наряду с селенидом галлия (GaSe) образуются промежуточные соединения (Ga2Se, Se), которые загрязняют основной продукт [4], что приводит к искажению электрофизических свойств полученного материала. Исходя из этого нами синтезирован GaSe из Ga2Se3 с участием Gal при температуре на 200-300°С ниже температуры плавления GaSe. В процессе синтеза происходит восстановление Ga2Se3:

2Ga2Se3 + 3GaI

6GaSe + GaI3

Оа^е, образовавшийся как промежуточное соединение при прямом методе синтеза Оа28е3, окисляется до Оа8е с участием трииодида галлия (Оа13):

Ga2Se + 2GaI3

GaSe + 3GaI2,

а свободный селен образует GaSe по реакции:

3GaI2 + 1/2Se2

GaSe + 2GaI3.

При охлаждении трииодид галлия сублимируется в холодной части ампулы, которую затем отпаивают и отделяют от основного продукта.

Таким образом, косвенным методом Оа8е получается в более чистом виде и не подвергается термической диссоциации. Методом газотранспортных реакций из синтезированного продукта выращивали монокристаллы при следующих условиях:

¿2 = 875°С, = 745°С, концентрация иода в ампуле 5 мг/см3, продолжительность опыта 48 ч.

Фотография монокристаллов Оа8е приведена на рис. 1.

Состав полученных монокристаллов исследовали методами рентгенофазового и химического анализа (рис. 2, таблица).

Схемы рентгенограмм Оа8е и Оа28е3 (рис. 2) свидетельствуют об индивидуальности фаз.

Изучены электрофизические свойства Оа8е. Результаты исследования температурной зависимости электропроводности поликристалла и монокристалла Оа8е, полученного из газовой фазы, представлены на рис. 3, термо-ЭДС - на рис. 4. Видно, что с ростом температуры электропроводность как поликристаллического, так и монокристаллического образца Оа8е увеличивается. Причем практически при всех температурах электропроводность поликристаллического образца выше, чем монокристаллического. При высоких температурах наблюдается тенденция к слиянию этих кривых.

Для температурной зависимости термо-ЭДС исследованных образцов наблюдается обратная картина: при всех температурах значение термо-ЭДС монокристалла Оа8е выше значения термо-ЭДС поликристаллического образца.

Если учесть, что величина термо-ЭДС (а) обратно пропорциональна концентрации носителей

тока (п), т.е. а = - , то указанные различия их термо-п

ЭДС при данной температуре можно объяснить тем, что в случае монокристалла концентрация носителей тока (п) в Оа8е уменьшается, а для поликристаллического образца наблюдается обратное. Причина этого заключается в совершенстве структуры и чистоте монокристалла Оа8е по сравнению со структурой и чистотой поликристаллического образца. Ши-

1618

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА GaSe, ПОЛУЧЕННОГО КОСВЕННЫМ МЕТОДОМ 1619

Рис. 1. Монокристаллы ОаБе, полученные из газовой фазы.

1 10

8 6 4

2

1 1 1 1 1 1 || 2

10 8 6 4

2

1 1 1 1 II | 1

4.0 3.0

2.5

2.0

1.5

1.0 0.8

^ А

Рис. 2. Схемы рентгенограмм ОаБе (1) и Оа2Без (2).

103

рина запрещенной зоны монокристалла Оа8е, опре- = Л —), при комнатной температуре составляет деленная по наклону кривой зависимости ^ р = 2 эВ, в работе [5] приведено значение 1.95 эВ.

Результаты химического анализа продуктов, полученных косвенным методом синтеза

Состав, мас. %

Соединение расчет эксперимент

Ga Se I Ga Se I

GaSe 46.89 53.10 - 46.45 53.00 -

GaIз 15.47 - 84.52 15.01 - 84.63

ЖУРНАЛ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 52 < 10 2007

3*

1620

ГЕЙДАРОВ

lgo [См см х] -1

а, мкВ/град 800

700

600

500

400

300

200

300 400 500 600 700

1.4 1.8 2.2 2.6 3.0 3.4

103 / T, K-1

800 T, K

Рис. 3. Температурная зависимость электропроводности ОаБе: 1 - поликристалл, 2 - монокристалл.

Рис. 4. Температурная зависимость термо-ЭДС GaSe: 1 - поликристалл, 2 - монокристалл.

2

Таким образом, впервые разработан косвенный метод синтеза Оа8е и выращены его монокристаллы, исследованы электрофизические свойства поли- и монокристаллов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рустамов П.Г., Бабаева Б.А., Лужная Н.П. // Изв.

АН СССР. Неорган. материалы. 1965. Т. 1. № 6.

С. 843.

2. Палатик Л.С., Белова Е.К. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1966. Т. 11. № 4. С. 770.

3. Schbert К., Dorre E, Kluge M. // Z. Metallik. 1955.

B. 46. S. 216.

4. Щека И.В., Чаце И.А., Митюрева TT. Галлий. Киев: Гостехздат УССР, 1963. С. 296.

5. Ахундов Г.А., Абдуллаев Г.Б., Гусейнов Г.Д. // Изв. АН Азерб. ССР. Серия физ. мат. наук. 1964. № 3.

C. 107.

ЖУРНАЛ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 52 < 10 2007

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком