CC BY
78. Любин В.М., Коломиец В.Т. Электрические и фотоэлектрические свойства слоев селенида мышьяка // ФТТ. 1962. T. 4. № 2. C. 401-406.
9. Kim B.Y., Blake J.N., Engan H.E., Shaw H.J. All-fiber acousto-optic frequency shifter // Opt. Lett. 1986. V. 11. P. 389-391.
10. Lee S.S., Kim H.S., Hwang I.K., Yun S.H. Highly-efficient broadband acoustic transducer for all-fiber acousto-optic devices // Electron. Lett. 2003. V. 39. P. 1309-1310.
11. Engan H.E. Acousto-optic coupling in optical Fibers // IEEE Ultrasonics Symposium. 2000. V.1. P. 625-629.
12. Diez A., Birks T.A., Reeves W.H., Mangan B.J., St P. Russell J. Excitation of cladding modes in photonic crystal fibers by flexural acoustic waves // Optics Lett. 2000. V. 25. P. 1499-1501.
13. Claytor T.N.. Sladek R.J. Ultrasonic velocities in amorphous As2S3 and As2Se3 between 1.5 and 296 K. // Phys. Rev. 1978. B. 18. P. 5842-5850.
14. Pudo D., Magi E.C., Eggleton B.J., Long-period gratings in Chalcogenide fibers // Opt. Express 2006 V.14. P. 3763-3766.
15. Judd B.R. Optical absorption intensities of rare-earth ions // Physical review. 1962. V. 127. P. 750-761.
16. Никифоров В. Н., Морозкин А. В., Ирхин В. Ю. Термоэлектрические свойства редкоземельных сплавов // Физика металлов и материаловедение 2013. Т. 114. № 8. С.711-720.
17. Кудреватых Н. В., Волегов А. С. Магнетизм редкоземельных металлов и их интерметаллических соединений -Екатеринбург Издательство Уральского университета 2015. 196 с.
18. Виноградов А. П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия. 1962. Т. 7. С. 555-571.
19. Вонсовский С. В. Магнетизм. М. : Наука, 1971. 1032 с.
20. Белов К. П. Редкоземельные магнетики и их применение. М. : Наука. 1980. 240 с.
21. Карапетян Г.О., Лунтер С.Г. Люминесценция стекол, активированных тербием // Журнал прикладной спектроскопии. 1966. Т. V. Вып. 3. С. 310-315.
22. Хворостенко А.С. Халькогениды мышьяка. Обзор из серии, Физические и химические свойства твердого тела". 1972. 93 с.
2 3 . Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник: В 3т: Т.3 // Под. Ред. Н.П. Лякишева. М.: Машиностроение. 1997. 439 c.
УДК 546. 682.19.23 - 682.19.22.23.
ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ В СИСТЕМЕ InAs2Se4 -InAs2SSe3 И СВОЙСТВА ОБРАЗУЮЩИХСЯ ФАЗ
Магаммадрагимова Рузгара Севим
Диссертант Институт Катализа и Неорганической Химии им. М.Ф.Нагиева НАНАзербайджана, г. Баку
Аннотация. Методами ДТА, РФА, МСА, а также путем измерения микротвердости и определения плотности сплавов исследован характер взаимодействия в системе InAs2Se4-InAs2SSe3 и построена ее диаграмма состояния. Установлено, что разрез InAs2Se4-InAs2SSe3 является квазибинарным сечением четверной системы In-As-S-Se. Твердые растворы на основе InAs2Se4 при комнатной температуре доходят до 10 мол. % InAs2SSe3 , а на основе InAs2SSe3 простирается до 15 мол. % InAs2Se4. Вычислены параметры решетки из области твердых растворов на основе InAs2Se4 и InAs2SSe3.
Abstract. The character of the interaction in the InAs2Se4 -InAs2SSe3 system was investigated and its phase diagram was constructed by DTA, XRD, MSA, as well as by measuring the microhardness and determining the density of the alloys. It was found that the InAs2Se4 -InAs2SSe3 section is a quasi-binary section of the In-As-S-Se quaternary system. Solid solutions based on InAs2Se4 at room temperature reach 10 mol % InAs2SSe3, and on the basis of InAs2SSe3 it extends to 15 mol % InAs2Se4. The lattice parameters are calculated from the region of solid solutions based on InAs2Se4 and InAs2SSe3.
Ключевые слова: система, разрез, твердый раствор, микротвердость, солидус.
Key words: system, section, solid solution, microhardness, solidus.
ВВЕДЕНИЕ
Последние годы тройные и более сложные системы с участием халькогенидов мышьяка и других металлов как полупроводниковый материал широко применяются в электронной технике [1-10].
В литературе о взаимодействии халькогенидов мышьяка и индия имеются много сведений по тройным и четверным системам [11-14]. Система InAs2Se4-InAs2SSe3 исследуется впервые.
Целью настоящей работы является изучение характера химического взаимодействия и стеклообразования в системе InAs2Se4-InAs2SSe3, а также выявление полупроводниковых фаз.
Соединения InAs2Se4 плавится конгруэнтно при 775оС и кристаллизуется в тетрагональной сингонии с параметрами решетки: а= 9,44; с= 8,73 А, z= 4, V =779,62 А3, d= 4,85 г/см3 [15]. Соединения InAs2SSeз
плавится конгруэнтно при 845оС, также кристаллизуется аналогично в тетрагональной сингонии с элементарной ячейки: а= 9,335; с= 8,677 A, z= 4, V =755,26 A3, d= 4,67 г/см3 [16].
ЭЛСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Сплавы системы InAs2Se4-InAs2SSe3 синтезировали из лигатур исходных соединений, дополнительно полученных из особо чистых элементов в эвакуированных и отпаянных кварцевых ампулах при температуре 800-900оС в зависимости от состава. Для достижение равновесного состояния сплавов и кристаллизации стеклообразных сплавов на основе InAs2Se4 и InAs2SSe3 проводили отжиг при 400оС в течение 500 ч.
Исследование проводили методами дифференциального термического (ДТА), рентгенографического (РФА), микроструктурного (МСА) анализов, а также измерением микротвердости и определением плотности.
ДТА сплавов системы был осуществлен на приборе НТР -73 со скоростью 10 град/мин. РФА проводили на рентгеновском приборе модели ДРОН- 3 с СиКа- излучении с Ni-фильтром. МСА сплавов системы исследовали на микроскопе МИМ-8 на предварительно протравленных шлифах, полированных пастой ГОИ. Микротвердость сплавов системы измеряли на микротвердомере ПМТ-3. Плотность сплавов системы определяли пикнометрическим методом, в качестве наполнителя применяли толуол.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНЕ
Установлено, что на термограммах не отожжённых сплавов почти во всем интервале концентрации имеются температуры размягчения Tg=180-220°C, указывающий образование стекол. С увеличением концентрации InAs2SSe3 температура размягчения стекол увеличивается. С целью кристаллизации стеклообразных сплавов на основе InAs2Se4 и InAs2SSe3 проводили отжиг при 400оС в течение 500 ч. Термическое исследования показало, что после длительного отжига на термограммах температура размягчения исчезает. Следует отметить, что с увеличением содержания тройного селенида InAs2Se4 кристаллизационная способность стеклообразных сплавов улучшается, а соединение InAs2SSe3 является стеклообразующим компонентом.
На основании данных физико-химического анализа построена фазовая диаграмма системы InAs2Se4 -InAs2SSe3 (рис.1).
Установлено, что она является квазибинарным сечением квазитройной системы As2S3 - InSe - As2Sе3 и относится к эвтектическому типу. Ликвидус системы состоит из моновариантных кривых первичной кристаллизации а- твердых растворов на основе InAs2Se4 и в- твердых растворов на основе InAs2SSe3. Совместная кристаллизация а- и р-фаз заканчивается в двойной эвтектической точке: Ж ^ а + р. Состав эвтектики, уточненный методом Таммана соответствует 40 мол. % InAs2Se4 и плавится при 595оС. Растворимость при температуре эвтектики со стороны InAs2Se4 составляет 18 мол. % InAs2SSe3, со стороны InAs2SSe3 - 20 мол. % InAs2Se4, а при комнатной температуре 10 и 15 мол. %, соответственно. Резкое расширение области гомогенности InAs2Se4 и InAs2SSe3 с увеличением температуры связано со склонностью соединения InAs2Se4 к диссоциации.
Поскольку в соединении InAs2Se4 селен частично замещается серой, оба соединения кристаллизуются в тетрагональной сингонии соответственно InAs2SSe3.
Таким образом, соединения InAs2SSe3 можно рассматривать как производные от соединения InAs2Se4. Если мы посмотрим на рисунок 3, то увидим, что большинство линий одинаковы. Эти результаты показывают, что оба соединения кристаллизуются в тетрагональной системе.
Для определения границ областей гомогенности соответствующие сплавы после плавления охлаждали со скоростью 20-25оС в 1 час и при достижении 700 ч (500 и 200оС) отжигали в течение трех дней. После этого сплавы закаляли и определили количество фаз методами микроструктурного и рентгенофазового анализа (рис.2).
1иЛ828е4 20
40 60
то1 %
80 1пЛ8288ез
Рис. 1. Т-х фазовая диаграмм системы InAs2Se4 - InAs2SSeз.
Установлено, что твердые растворы на основе соединения InAs2Se4 кристаллизуются в тетрагональной сингонии (Табл.1).
Табл. 1.
Состав, мол. % (1пА$28е4)1-х (1пЛ8288ез)х а, А с, А Ъ Плотность, г/см3
d экс, ^ выч.
х=0,0 9,440 8,73 4 4,85 4,94
х=0,2 9,440 8,70 4 4,84 4,92
х=0,4 9,436 8,69 4 4,82 4,90
х=0,5 9,430 8,67 4 4,80 4,88
х=0,7 9,424 8,66 4 4,76 4,86
х=0,9 9,420 8,6 4 4,72 4,80
х
х
- 1 1 _ ......
- л_I
11 "А-"-- -., ■»■ —■ -...А., ,
70
Рис. 2. Рентгенограмма сплавов системы InAs2Se4 - InAs2SSe3: 1- InAs 2Se4; 2- 10 мол. % InAs2SSe3; 3- 85 мол. % InAs2SSe3; 4- InAs2SSe3.
Как видно, с увеличением содержания второго компонента, параметры кристаллической решетки очень слабо уменьшаются, при сохранении числа компонента в элементарной ячейке. В пределах значения х=0,0±0,09 пикнометрические и рентгенографические плотности уменьшаются.
Ниже приведены параметры кристаллической решетки и некоторые физико-химические данные Р-твердых растворов на основе соединения InAs2SSeз.
Р-твердые растворы на основе InAs2SSe3 также относятся к тетрагональной сингонии и являются твердыми растворами типа замещения (табл. 2).
Табл. 2.
Состав, мол. % (InAs2SSeз)l-х (InAs2Se4)х a, А с, А Z Плотность, г/см3
d экс, d выч.
х=0,0 9,335 8,667 4 4,67 4,60
х=0,5 9,340 8,670 4 4,69 4,72
х=0,7 9,344 8,674 4 4,70 4,74
х=0,10 9,360 8,680 4 4,76 4,80
х=0,15 9,368 8,695 4 4,80 4,84
х
х
Таблица 3.
Составы, результаты ДТА, измерение микротвердости и плотности сплавов системы
InAs2Se4-InAs2SSeз
Состав, мол. % Термические эффекты, оС Плотность, г/см3 Микротвердость, МПа
InAs2Se4 InAs2SSe3 а в
P=0,15 N P=0,20 N
100 0.0 775 4,85 1200 -
95 5,0 670,770 4,87 1230 -
90 10 620,750 4,84 1270 -
85 15 600,740 4,84 1270 -
80 20 595,725 4,84 1270 -
70 30 595,675 4,84 1270 -
60 40 595 4,83 Эвтект. Эвтект.
50 50 595,660 4,83 - -
40 60 595,720 4,83 - 1200
30 70 595,760 4,83 - 1200
20 80 595,800 4,84 - 1200
10 90 700,820 4,84 - 1200
5,0 95 760,830 4,85 - 1190
0,0 100 845 4,82 - 1170
Некоторые физико-химические свойства сплавов системы InAs2Se4 - InAs2SSe3 приведены в таблице 3.
При измерении микротвердости сплавов системы InAs2Se4 - InAs2SSe3 были получены два близких друг к другу значения. Значение микротвердости (1200-1270) МПа соответствует микротвердости а-твердого раствора на основе соединения InAs2Se4, а значение микротвердости (1170-1200) МПа соответствует микротвердости p-твердого раствора на основе соединения InAs2SSe3.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, впервые изучены фазовые равновесия и построена Т-х фазовой диаграммы состояния системы InAs2Se4 - InAs2SSe3. Установлено, что она квазибинарная и относится к простому эвтектическому типу с образованием ограниченной областью растворимости на основе исходных компонентов. Установлено, что в системе при комнатной температуре твердые растворы на основе InAs2Se4 доходят до 10 мол. %, а на основе InAs2SSe3 до- 15 мол. %. Для системы InAs2Se4 - InAs2SSe3 изучены зависимость микротвердости и плотности сплавов от состава.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Dinesh Chandra SATI1, Rajendra KUMAR, Ram Mohan MEHRA Influence of Thickness Oil Optical Properties of a: As2Se3 Thin Films // Turk J Phys. 2006. V. 30. P. 519- 527.
2.Hineva Т., Petkova Т., Popov С., Pektov P.. Reithmaier J. P., Funrmann-Lieker T., Axente E., Sima F.. Mihailescu C. N., Socol G., Mihailescu I. N. Optical study of thin (As2Se3)i-x(AgI)x films // Journal of optoelectronics and Advanced Materials. 2007. V.9. No. 2. February. P. 326-329.
3.Seema Kandpal, Kushwaha R. P. S. Photoacoustic spectroscopy of thin films of As2S3, As2Se3 and GeSe2 // Indian Academy of Sciences. PRAM ANA journal of physics. 2007. V. 69. No. 3. P. 481-484.
4.Чурбанов М.Ф., Ширяев В.С., Пушкин А.А., Герасименко В.В., Сучков А.И., Поляков В.С.,
Колташев В.В., Плотниченко В.Г. Микроликвация стекол системы As-S-Se // Неорган. материалы. 2007.Т. 43. № 4. С. 501-505.
5.Чурбанов М.Ф., Ширяев В.С., Сучков А.И., Пушкин А.А., Герасименко В.В., Шапошников Р.М., Дианов Е.М., Плотниченко В.Г., Колташев В.В., Пырков Ю.Н., Люка Ж., Адам Ж.Л. Высокочистые стекла систем As-S-Se, As-Se-Te // Неорган. материалы. 2007. Т. 43. № 4. С. 506-512.
6.Kassema M., Le Coqa D., Fourmentina M., Hindlea F., Bokovaa M.. Cuisseta A., Masselina P., Bychkova E. Synthesis and properties of new CdSe-AgI-As2Se3 chalcogenide glasses // Materials Research Bulletin. 2011. V. 46. Issue 2. February. P. 210-215.
7. Алиев И.И. Исмаилова С.Ш., Шахбазов М, Г. Исследование взаимодействия в системе As2Te3-CuCr2Te4 // Евразийский Союз Ученых. 2019.№6(63). Часть 1. С.46-49.
8.Алиев И.И., Исмаилова С. Ш., Ахмедова Дж.А., Мехтиева С.Т. Фазовое равновесие и стеклообразования в системе As2Se3^uCr2Te4 // Евразийский Союз Ученых 2020. №2(71). Часть 3. С.47-50.
9.Aliev I.I., Shakhbazov M.H., Ismailova S. Sh. Chemical interaction and glass formation in the system As2S3-CuCr2Te4 // Chemical Problems. 2020. №3. P. 376-381.
10.Ильяслы Т.М., Гасанова Д.Т., Алиев И.И. Синтез и исследование стеклообразования в системе As2S3-ErS // Научные журнал Архивариус. 2021. Т.7. 5(59). С. 28-31.
11.Mahammadrahimova R.S., Aliyev I.I., Aliyev O.M., Babanly K.N. Phase equilibrium in quasi-ternary system InAs2SSe3-InAs2S3Se-In3As2S3Se3 // Chemical journal of Azerbaijan 2018. № 4. P.48-53.
12.Алиев И.И., Магаммедрагимова Р.С., Фарзалиев А.А., Велиев Дж.А. Фазовая диаграмма состояния системы In3As2Se6- In3As2S3Se3 // Журн. неорган. химии. 2009.т.54. № 4. с.691-694.
13.Mahammadrahimova R.S., Aliyev I.I., Aliyev O.M., Babanly K.N. Phase equilibrium in quasi-ternary system InAs2SSe3-InAs2S3Se-In3As2S3Se3 // Chemical journal of Azerbaijan 2018. № 4. P.48-53.
14.Алиев И.И., Бабанлы К.Н., Агамирзоева Г.М., Асадова С.Ю. Фазовые равновесие и стеклообразования в системе As2S3-In2Se3 // Муждународный научно-исследовательский журнал успехи совеменной науки и образования. 2016. № 7. Т.2. С.15-19.
15. Алиев И. И., Магаммедрагимова Р. С., Алиев О. М., Бабанлы К. Н. Синтез и рентгенографическое исследование сплавов системы As2Se3-InSe // Журн. неорган. химии. 2019. Т.64. № 4. С.421-424.
16.Aliyev I.I., Aliyev O.M., Magomedragimova R.S. Phase formation in the InAs2S3Se-InAs2Se3S system and properties of the resulting phases Chemical journal of Azerbaijan. 2018. No. 4. P. 48-53.
