CC BY
7
CHEMICAL SCIENCES
CHEMICAL INTERACTION IN THE CAIN-CATE SYSTEM Yagubov N.I.1, Aliyev I.I.2, Ilyasli T.M.3, Mamedova L.M.4, Hasanova T.I.5 (Republic of Azerbaijan) Email: [email protected]
1Yagubov Nagi Ibragim - Candidate of Chemical Science, Docent, FACULTY OF CHEMISTRY, BAKU STATE UNIVERSITY; 2Aliyev Imir Ilyas - Doctor of Chemical Science, Professor, INSTITUTE OF CATALYSIS AND INORGANIC CHEMISTRY; 3Ilyasli Teymur Mamed - Doctor of Chemical Science, Professor; 4Mamedova Lala Alihasanovna - Candidate of Chemical Science, Docent; 5Hasanova Turkana Ilqar - Bachelor of Chemical Science, FACULTY OF CHEMISTRY, BAKU STATE UNIVERSITY, BAKU, REPUBLIC OF AZERBAIJAN
Abstract: alloys Cain-CaTe ampulnam were obtained and methods investigated by the methods of physical and chemical analysis (DTA, XRD, ISA, as well as by microhardness and density measurement definitions) and built the T-x phase diagram. It is established that the phase diagram of the Cain-CaTe quasibinary, eutectic type liquidus system bordered by a and ft-solid solution obtained by Cain and CaTe compound. By reducing the temperature in the system density in the range of 0-2 mol% in the liquid is the primary crystallization a-solid solution. A density in the range of 0-2.8 mol % primary crystals separated CaTe ft-solid solution.
Keywords: semiconductor, liquidus, photoconductivity, quasibinary solid solution, microhardness.
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ ПО РАЗРЕЗУ CAIN-CATE Ягубов Н.И.1, Алиев И.И.2, Ильяслы Т.М.3, Мамедова Л.М.4,
ГасановаТ.И.5 (Азербайджанская Республика)
1 Ягубов Наги Ибрагим - кандидат химических наук, доцент, химический факультет, Бакинский государственный университет; 2Алиев Имир Ильяс - доктор химических наук, профессор, Институт катализа и неорганической химии; 3Ильяслы ТеймурМамед - доктор химических наук, профессор; 4Мамедова Лала Алигасановна - кандидат химических наук, доцент; 5Гасанова Туркана Илгар - бакалавр, химический факультет, Бакинский государственный университет, г. Баку, Азербайджанская Республика
Аннотация: сплавы разреза Cain-CaTe были получены прямым ампульным методом и исследованы комплекс-методами физико-химического анализа (ДТА, РФА, МСА, а также путем измерения микротвердости и определения плотности) и построена его Т-Х фазовая диаграмма. Установлено, что диаграмма состояния системы Cain-CaTe является квазибинарным сечением тройной системы Са-In-Te. Разрез состоит из двух ветвей первичной кристаллизации фаз (а) и (в) твердых растворов, полученный на основе соединения Cain и CaTe. В результате уменьшения температуры в системе в интервале концентраций 0+2% моль CaTe жидкости выделяются первичные кристаллы а-твердого раствора. На основе Cain в интервале концентраций 0 - 2.8% моль CaTe из жидкости выделяются первичные кристаллы в-твердого раствора.
Ключевые слова: полупроводник, ликвидус, фотопроводимость, квазибинарный, твердый раствор, микротвердость.
Среди множества материалов, изучение которых входит в задачу неорганической химии, особое место занимают халькогениды s p металлов, в частности халькогениды щелочноземельных металлов и элементы III группы. Сплавы системы с участием щелочноземельных металлов обладают люминесцентными свойствами [1-2], а халькогениды индия обладают термоэлектрическими и фотоэлектрическими свойствами [4-6]. С целью выяснения характера химического взаимодействия и построения проекции ликвидуса системы Ca-In-Te был исследован разрез Cain-CaTe.
С этой целью был синтезирован ряд сплавов системы. Синтез сплавов из компонентов CaIn и CaTe был проведен в кварцевой ампуле с остаточным давлением 10-3 мм рт. ст. в интервале температур 900-1000°C [3]. Полученные сплавы в компактном виде являются темно-серыми веществами.
Выяснено, что сплавы являются устойчивыми к воде, воздуху и органическим растворителям, хорошо растворяются только в минеральных кислотах (HN03, HCI). С целью гомогенизации сплавов их отжигали в течение 350 часов при 600°C. Равновесные сплавы были исследованы физико-химическими методами анализа.
Результаты дифференциально-термического анализа показывают, что на термограммах сплавов получаются два обратимых эндотермических эффекта. На основе этого можно сказать, что в системе не может быть больше двух фаз.
Микроструктурный анализ сплавов показывает, что в системе имеется одно- и двухфазные области. Выявлено, что на основании соединения CaIn растворимость доходит до 2,5% моль CaTe, а на основе CaTe поле твердого раствора составляет 2% моль CaIn.
Была измерена микротвердость сплавов системы CaIn-CaTe и выявлено, что в системе имеется два значения микротвердости. Значение микротвердости a-твердых растворов на основе CaIn соответствует (1630-1650) МПа, а значение микротвердости р-твердых растворов на основе CaTe соответствует (1800 - 1870) Мпа. Некоторые физико-химические свойства сплавов разреза CaIn - CaTe приведены в таблице 1.
Таблица 1. Некоторые физико-химические свойства сплавов системы CaIn-CaTe
Состав, моль % Термические эффекты нагревания, °C Плотность 3 г/см Микротвердость фаз, МПа
CaIn CaTe a (CaIn) Р (CaTe)
P=0,15 Н
100 0.0 895 4,40 1630 -
97 3.0 830, 890 4,40 1650 -
95 5.0 800, 875 4,42 1650 -
90 10 780, 860 4,35 1650 -
85 15 780, 820 4,34 1650 -
80 20 780 4,34 - -
75 25 780, 890 4,35 Эвтек. Эвтек.
70 30 780,1090 4,35 - -
60 40 780,1150 4,35 - 1850
50 50 780 4,36 - 1850
40 60 780 4,37 - 1850
30 70 780 4,36 - 1860
20 80 780 4,36 - 1850
10 90 780 4,35 - 1870
0,0 100 1510 4,35 - 1800
Как видно из таблицы 1, при монотонном изменении плотностей сплавов микротвердость резко возрастает.
Для того чтобы утвердить результаты микроструктуры и дифференциально-термического анализа, был проведен рентгенофазовый анализ сплавов содержащего 30, 50, 70% моль с составом CaTe.
Как видно из рентгенограмм сплавов (30, 50, 70% моль CaTe), дифракционные линии в основном состоят из смеси двух фаз CaIn(a) и CaTe (Р) (рис. 1) .
А это еще раз доказывает, что сплавы двухфазны. Таким образом, на основании результатов полученных методами физико-химического анализа построена фазовая диаграмма состояния системы CaIn-CaTe (рис. 1).
Диаграмма состояния Cain-CaTe квазибинарная, эвтектического типа. Ликвидус системы состоит из первичной кристаллизации a и p-твердого раствора, полученный на основе соединения Cain и CaTe.
Рис. 1. Дифрактограммы сплавов системы Cain- CaTe. 1-CaIn, 2-30, 3- 50, 4- 70, 5-100 моль% CaTe
Рис. 2. Фазовая диаграмма системы CaIn-CaTe
В результате уменьшения температуры в системе в интервале концентрации 0^2% моль происходит первичная кристаллизация a-твердого раствора. А в интервале концентрации 02.8% моль CaTe отделяются первичные кристаллы p-твердого раствора.
Координаты эвтектики соответствуют 30% моль CaTe и температуре 780°С. Ниже эвтектической горизонтали происходит кристаллизация двух фаз (a+Р) на основе CaIn и CaTe соответственно.
Список литературы /Refe^nces
1. Capuis G. Niggle A. Einneneue Verbindungim system Calsium-Indium // Shvefel-NaturwissensChaften, 1971. V. 2. P. 94-101. 220.
2. Grochovski E.G., Mason D.K, Schemidt G.A. Smith P.H. The phase diagram for the binary system indium tellurium and electrical properties of In2Te3 // J. Phys. Chem. Solids., 1964. V. 25. № 6. P. 551-558. 262.
3. Yagubov N.I., Velicanova L.A., Pirverdiyeva N.R. Electro-physical properties of the compounds CaInSe2 (Te2) and CaGaSe2(Te2) «EUROPEAN RESEARCH» European Research: Innovation in Science, Education and Technology", London. United Kingdom. 29.10.2016. P. 88-93.
4. He Z.Y., Wang Y.S., Sun L., Xu X.R. Optical absorption studies on the trapping states of CaS: Eu, Sm. J. Phys.-Condes. Matter. 2001. 13. 3665-3675.
5. Bredol M., Dieckhoff H.S. Materials for Powder-Based AC-Electroluminescence. // Materials 2010. 3. 1353-1374. 242.
6. Do Y.R., Ko K.Y., Na S.H., Huh Y.D. Luminescence properties of potential Sr1-xCaxGa2S4: Eu green- and greenish-yellow-emitting phosphors for white LED. J. Electrochem. Soc. 2006. 153. H142-H146, Materials 2010. 3 2877 262.
