научная статья по теме T–X-ДИАГРАММA CИСТЕМЫ TLGASе2 AGGASе2 Химия

Текст научной статьи на тему «T–X-ДИАГРАММA CИСТЕМЫ TLGASе2 AGGASе2»

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, 2015, том 51, № 7, с. 730-732

УДК 541.123:546.21 '831 '832

Г-л>ДИАГРАММА СИСТЕМЫ TlGaSe2-AgGaSe2 © 2015 г. А. Х. Матиев*, А. В. Янарсаев**, Р. Т. Успажиев**, Р. М. Евтеева**

*Ингушский государственный университет, Магас **Грозненский государственный нефтяной технический университет им. М.Д. Миллионщикова

e-mail: matiyev-akhmet@yandex.ru Поступила в редакцию 04.08.2014 г.

Впервые изучены фазовые равновесия в системе TlGaSe2—AgGaSe2 во всем концентрационном интервале методами дифференциального термического и рентгенофазовогого анализов, а также с по-мошью измерения электропроводности. Установлены границы областей твердых растворов как на основе ТЮаБе2 (2.5 мол. % AgGaSe2), так и на основе AgGaSe2 (2.5 мол. % ТЮа8е2).

DOI: 10.7868/S0002337X15070118

ВВЕДЕНИЕ

Соединения ТЮа8е2 и Л§Оа8е2, относящиеся к новым классам полупроводников типа А ттли^уг А 1г,ш^У1

А В С2 и А В С2 , представляют научный интерес для современной оптоэлектроники и интенсивно исследуются [1—10].

ТЮа8е2 является типичным представителем недавно открытых неполновалентных полупроводниковых соединений, обладающих спецификой строения кристаллической решетки, состоящей из двух самостоятельных структурных единиц — октаэдра с ионами Т1+ и тетраэдра с ионами Оа3+ [1—3]. Соединение Л§Оа8е2 кристаллизуется в халькопиритовой структуре, в которой оба катиона образуют упорядоченную подрешетку. Элементарная ячейка, содержащая 8 атомов (2Л§, 2Са, 48е), характеризуется отношением с/а, близким к 2 [11—13].

В настоящей работе изучено взаимодействие в системе во всем концентрационном интервале.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Для построения диаграммы состояния ТЮа8е2—Л§Оа8е2 синтезированы ТЮа8е2 и Л§Оа8е2. Исходными материалами являлись элементы особой чистоты: Т1-000; 8е-ОСЧ-17-4; 0а-000; Л§-ОСЧ-4-11-4. Оксидную пленку и другие загрязнения с поверхности серебра удаляли травлением в 5%-ном растворе НМО3 в течение 8—10 мин с последующей промывкой в проточной дистиллированной воде, а таллий подвергали вакуумной дистилляции. Ампулы для синтеза, изготовленные из толстостенного кварца, с внутренним диаметром 25 мм вначале травили 40%-ным раствором HF в течение 5 мин, интенсивно промывали дистиллированной водой, а затем отжигали в вакуумной печи при 1400 К. Для предотвращения контакта расплава веществ с поверхностью кварца внутреннюю часть ампул покрывали слоем графита. Исходные соединения получали не-

посредственным сплавлением компонентов, взятых в стехиометрическом соотношении, в вакууми-рованных до остаточного давления 1 х 10-3 Па кварцевых ампулах. Синтез осуществляли в двухсекционных печах при 1200 K для А§Оа8е2 и при 1150 K для ТЮа8е2. Расплавы А§Оа8е2 и ТЮа8е2 выдерживали при этих температурах в течение 4 ч, подвергая интенсивному перемешиванию, а затем температуру медленно опускали до 800 и 750 K соответственно. Для приведения сплавов в равновесное состояние использовали гомогенизирующий отжиг при указанных температурах продолжительностью 240 ч. Однофазность и однородность полученных соединений ТЮа8е2 (темно-вишневого цвета) и А§Оа8е2 (серого цвета) контролировали методами дифференциального термического и рентгенофазового анализов.

Из полученных соединений были приготовлены навески по 6 г, синтез которых проводили вышеуказанным способом. Для приведения сплавов в равновесное состояние использовали гомогенизирующий отжиг при температуре 750 K в течение 240 ч с последующей закалкой при этой температуре путем быстрого охлаждения сплавов в потоке холодной воды.

ДТА был проведен с использованием программного устройства для подъема и снижения температуры [14], двухкоординатного самописца Н-306 и высокочувствительного усилителя. ДТА-кривые сплавов снимали при скорости нагрева 10°С/мин с использованием Pt-Pt/Rh-термопар ПР-30/6, отградуированных по температурам плавления следующих веществ: Bi, Pb, Se, Te, Sb, KCl, NC1, N2S04, Ag и Cu.

Сопротивление измеряли с помощью универсальных вольтметров Щ-31, В7-30 (ошибка не превышала 0.05% для первого и 5% для второго). Вещество в виде мелкодисперсной массы запрессовывали в кварцевые капилляры длиной 10 и диаметром 2.7 мм. Торцевые части капилляров

Гх-ДИАГРАММЛ СИСТЕМЫ Т1аа£е2-^аа£е2

731

мол. %

Рис. 1. Диаграмма состояния системы Т10а8в2— AgGaSe2.

покрывали индием, в который вводили медные электроды.

Рентгенофазовый анализ выполняли с использованием дифрактометра ДРОН-3 (Си^а-излуче-ние, №-фильтр, 40 кВ, 20 мА, скорость движения счетчика 1 град/мин). Измельченный образец во время съемки вращали.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Т-х-фазовая диаграмма системы T1GaSе2— AgGaSе2, построенная по результатам ДТА, РФА, а также по измерениям удельной электропроводности, представлена на рис. 1.

Как видно, взаимодействие в системе происходит с образованием одной эвтектики. Твердый раствор а на основе T1GaSе2 не претерпевает никаких превращений, область его существования сужается при понижении температуры. Эвтектика при 963 К соответствует 40 мол. % AgGaSе2. Предельная концентрация AgGaSе2 в а-твердом растворе при эвтектической температуре составляет 3 мол. %. Твердый раствор в на основе AgGaSе2 не претерпевает никаких превращений, область его существования сужается при понижении температуры. Предельная концентрация T1GaSе2 в в-твердом растворе при эвтектической температуре составляет 3 мол. %.

Характер взаимодействия компонентов позволяет отнести представленную диаграмму состояния к типу VI по Розебому [15].

Результаты рентгенофазового анализа (рис. 2) хорошо согласуются с данными ДТА. На рентге-

12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72

29, град

Рис. 2. Штрихрентгенограммы AgGaSe2 (1), T1oo25Ago 975GaSe2 (2), T1ooзAgo97GaSe2 (3), T1o97AgooзGaSe2 (4), Tl0.975Ag0.025GaSe2 (5), T1GaSe2 (6).

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ том 51 № 7 2015

3*

5

4

3

2

1

7З2

МЛГИЕВ и др.

lg ст [См/см] -7

lg ст [См/см]

0

TlGaSe2 4

8 92 мол. %

9б AgGaSe2

Рис. 3. Концентрационная зависимость удельной электропроводности сплавов системы T1GaSe2— ЛgGaSe2.

нограммах сплавов, содержащих <2.5 мол. % AgGaSe2 и >97.5 мол. % AgGaSe2, наблюдается незначительное смещение пиков, свидетельствующее об образовании твердых растворов. Рентгенограммы других сплавов представляют собой наложение линий, соответствующих исходным соединениям. Уточненные области существования твердых растворов составляют 2.5 мол. % со стороны TlGaSе2 и 2.5 мол. % со стороны AgGaSе2.

Изотерма зависимости удельной электропроводности а = f(x) не противоречит представленной диаграмме состояния и имеет характерные изломы (рис. 3), свидетельствующие об образовании твердых растворов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гусейнов Г.Д., Сеидов Ф.М., Халилов Х.Я., Исмаи-ловМ.З. О псевдобинарной системе TlSe—GaSe // Журн. физ. Химии. 1972. Т. 16. № 3. С. 803-804.

2. Guseinov G.D., Abdullayev G.B., Bidzinova S.M. On New Analogs of TlSe-Type Semiconductor Compounds // Phys. Lett. A. 1970. V 33. № 7. P. 412-422.

3. Гусейнов Г.Д. Поиск и физические исследования новых полупроводниковых аналогов: Автореф. дис. ... докт. физ-мат. наук. Баку, 1969. С. 1-81.

4. Червова A.A. Спектральное распределение фотопроводимости монокристаллов и пленок TlGaSe2 // Уч. зап. Горьковского у-та. Сер. Физика. 1971. Вып. 126. С. 29-32.

5. Бахышев Ф.Э., Ахмедов А.М. Диаграммы состояния и диаграммы состав-свойство систем TlGaSe2-TlGaS2 и TlInS2-TlInSe2 // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1979. Т. 15. № 3. С. 417-420.

6. Карпович И.А., Червова Ф.А., Демидова Л.И. и др. Электрические и фотоэлектрические свойства монокристаллов TlGaSe2, TlGaS2 и TlInSe2 // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1972. Т. 8. № 1. С. 70-72.

7. Бахышев Ф.Э., Лебедев А.А., Халафов З.Д., Якобсон М.А. Зависимость оптических и фотоэлектрических свойств от состава твердых растворов TlGaSexS2- x // Физика и техника полупроводников. 1977. Т. 12. № 3. С. 580-583.

8. Бабанлы М.Е., Кулиев А.А. Исследование систем. TlGaSe2-TlGaTe2 и TlInSe2-TlInTe2 // Азерб. хим. журн. 1977. Т. 2. № 4. С. 110-112.

9. Wagner S. Device Applications of Ternart Compounds. Inst. // Phys. Conf. Ser. 1977. № 35. P. 20.

10. Палатник Л.С., Рогачева Е.И. О тройных полупроводниковых халькогенидах типа AW11 CJ // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1966. Т. 12. № 4. С. 659-666.

11. Палатник Л.С., Белова Е.К. Исследование закономерностей в полупроводниковых системах

Т VT ТТТ VT

типа A2CVT-B2C3vt // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1967. Т. 3. № 12. С. 2194.

12. Kazmerski I.I. The Utilization of I-III-IV2 Ternary Copmpound Semi-conductors in Thin-Film Hetero-voltaic Devices // Inst. Phys. Conf. Ser. 1977. № 35. P. 217-228.

13. Боднарь И.М., Ворошилова Ю.В., Каракоза А.Г., Сирнова Г.Ф., Худолей В.Ф. Исследование системы AgGaS2-AgGaSe2 // Изв. АН СССР. Неорган. Материалы. 1979. Т. 15. № 3. С. 763-765.

14. Гавриш В.А., Ильичева Л.Ф., Караванова М.А. и др. Программное устройство к терморегуляторам // Приборы и техника эксперимента. 1979. № 6. С. 149-150.

15. Аносов В.Я., Погодин С.А. Основные начала физико-химического анализа. М., Л: Изд-во АН СССР, 1947. 876 с.

HEOPГАHИЧEСКИE MАTEPИАЛЫ том 51 № 7 2015

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

Пoхожие научные работыпо теме «Химия»