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.