НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, 2004, том 40, № 9, с. 1060-1061
УДК 621.315.592.541.65
ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ И ИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СЖИМАЕМОСТЬ ТЮаТе2
© 2004 г. Э. М. Годжаев, Д. М. Кафарова
Азербайджанский технический университет, Баку Поступила в редакцию 08.07.2003 г.
Приведены результаты рентгенофазового анализа и температурные зависимости коэффициента теплового расширения и изотермического сжатия кристалла ТЮаТе2 в интервале 77-400 К. На основании этих исследований выявлено, что в данной фазе при 98.5 К происходит фазовый переход второго рода.
ВВЕДЕНИЕ
Свойства Т1ваТе2 (электрофизические [1], фотоэлектрические [2] и оптические [3]) изучены достаточно подробно.
В [4] на основании исследования температурной зависимости параметров решетки и теплоемкости ТЮаТе2 выявлено, что при температуре 98.5 К на кривой Ср(Т) наблюдается скачок. Величины изменения энтропии и энтальпии в области скачка составляют 0.61 Дж/(моль К) и 58.9 Дж/моль соответственно. Из совокупности этих результатов можно предположить, что в кристаллах ТЮаТе2 при 98.5 К имеет место фазовый переход второго рода. Однако решение вопроса о природе фазового перехода и выяснение причин возникновения несоизмеримой фазы требуют детальных исследований. Данные по всестороннему исследованию теплофизических свойств ТЮаТе2 отсутствуют.
Цель настоящей работе - изучение теплового расширения и изотермического сжатия указанной фазы.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Для синтеза кристаллов использовали Т1 "ос.ч.", ва "ос.ч.", Те с содержанием примесей (в мас. %): Бе - 0.01, Си < 0.001, РЬ < 0.01, Б < 0.05, № < 0.001, < 0.001, А1 < 0.001, Бе < 0.001, < 0.001 (суммарное содержание примесей ~0.076 %).
Т1ваТе2 синтезировали в вакуумированных до 0.01 Па кварцевых ампулах в два этапа. На первом этапе смесь соответствующих элементов нагревали со скоростью 30 К/ч до 1300 К и выдерживали при этой температуре 10 ч. На втором этапе температуру сплава уменьшали до 900 К и выдерживали при ней 5 ч. Далее полученный сплав постепенно охлаждали до комнатной температуры в течение 3 ч. Состав полученных кристаллов идентифицировали рентгенофазовым анализом.
Рентгенографические исследования проводили на дифрактометре ДРОН-3 (СиАа-излучения) с низкотемпературной приставкой УРНТ-180. Расшифровка рентгенограммы Т1ваТе2 (таблица) показала, что данная фаза кристаллизуется в тетрагональной сингонии, параметры решетки со-
о о 18
ставляют а = 8.37 А, с = 7.8 А, пр. гр. Б4й (14/шсш). Расчет ётеор осуществляли по формуле
а
"теор
н2 + к2 + {ас12/2
Термическое расширение и изотермическое сжатие соединения Т1ваТе2 исследовали в темпе-
Результаты расшифровки рентгенограммы ТЮаТе2
0, град И А ^эксп' ^ И А теор Ш I, %
7.48 5.903 5.945 110 23
10.56 4.206 4.293 200 26
13.56 3.288 3.360 102 55.2
15.32 2.918 2.972 220 100
16.90 2.652 2.665 310 91.3
18.06 2.487 2.493 312 6.52
20.13 2.240 2.273 003 1.73
21.16 2.107 2.146 400 0.86
23.27 1.951 1.981 322 16.08
24.20 1.881 1.932 420 22.17
25.50 1.791 1.797 004 8.26
26.77 1.712 1.717 114 7.39
27.90 1.647 1.680 204 0.43
30.46 1.521 1.545 304 3.04
31.27 1.485 1.515 440 7.82
32.23 1.445 1.458 441 3.04
ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ
1061
а х 106, К-1
50 150 250 350
T, К
Рис. 1. Температурная зависимость коэффициента
теплового расширения для ТЮаТе2.
ратурном интервале 77-400 К на установке, описанной в [5]. Для нагрева образец цилиндрической формы диаметром 0.5 и длиной 3 см по всей длине виток к витку бифилярно обматывали кон-стантановой проволокой диаметром 0.1 мм с шелковой изоляцией. Затем его поверхность покрывали тонким слоем клея БФ-2, что способствовало плавному и равномерному изменению температуры всех частей образца. Температуру измеряли медь-кон-стантановой термопарой. Для надежности измерений использовали три термопары, которые приклеивали к верхней, средней и нижней частям образца.
Для сжатия образца применяли газообразный гелий, давление которого регулировали. При нормальном давлении фиксировали значение частоты на частотомере.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Температурная зависимость коэффициента температурного расширения (а) ТЮаТе2 приведена на рис. 1. Видно, что в интервале 90-110 К на зависимости а(Т) наблюдается аномалия - происходит резкое уменьшение а. По характеру скачка коэффициента температурного расширения можно предположить, что наблюдаемый эффект является фазовым переходом второго рода, о котором шла речь в [6].
Результаты исследования изотермической сжимаемости (х) ТЮаТе2 в температурном интервале 77-350 К представлены на рис. 2. Видно, что в интервале 90-110 К на зависимости %(Т) сначала наблюдается скачок, а в дальнейшем происходит практически линейное увеличение. Результаты наших исследований изотермической сжимаемости хорошо согласуются с данными [6], что подтверждает наличие фазового перехода в ТЮаТе2.
X х 1012, Па-1
150 250 350
T, К
Рис. 2. Температурная зависимость изотермической сжимаемости для TlGaTe2.
Рентгенограммы отожженных сплавов в большинстве случаев оказались сходными. Различия заключаются лишь в появлении слабых дополнительных линий, указывающих на кратное увеличение некоторых параметров решетки и объема элементарной ячейки. Появление дополнительных "сверхструктурных" линий показывает, что в отожженных образцах устанавливается упорядоченное размещение атомов по узлам структуры TlGaTe2 вместо неупорядоченного размещения, характерного для закаленных сплавов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исследованы температурные зависимости коэффициентов температурного расширения и изотермической сжимаемости TlGaTe2 в интервале 77-400 К. Выявлено, что при 98.5 К имеет место фазовый переход второго рода.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Hahn H, Weltman B. Uber Ternare chalkogenide des Thalliums mit Gallium and Indium // Naturwissen-schften. 1967. B. 54. № 2. S. 42-44.
2. Okazaki K, Tanaka K, Matsuno J. Angle-Resolved Photoemission and Band-Structure Results for Linear Chain TlGaTe2 // Phys. Rev. B. 2001. V. 97. P. 0452210.
3. Gasanly N.M., Goncharov A.F., DzhavadovB.N. et. al. // Phys. Status Solidi B. 1980. V. 97. P. 367-377.
4. Aldzhanov MA., Mamedov K.K., Abdurragimov A.A. Heat Capacity and Moments of the Phonon Spectrum in TlGaTe2 // Phys. Status Solidi B. 1985. V. 131. P. К35-К37.
5. Годжаев Э.М., Зарбалиев M.M., Курбанов M.M. Дилатометр для измерения ТКЛР твердых тел в широком интервале температур // Измерит. техника. 1985. № 2. С. 44-45.
6. Алиев В.А., Алджанов М.А., Алиев СИ. Несоизмеримый фазовый переход в TlGaTe2. // Письма в ЖЭТФ. 1987. Т. 45. № 9. С. 418-420.
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ том 40 < 9
2004
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.