ВИВЧЕННЯ ФІЗИКО-ХІМІЧНОЇ ВЗАЄМОДІЇ В СИСТЕМІ Se–SnSe2–Tl2SnSe3

Анотація

Одним із шляхів пошуку та отримання нових матеріалів з відтворюваними властивостями є вивчення фазових діаграм багатокомпонентних систем. Халькогеніди на основі талію належать до перспективних і ефективних термоелектричних матеріалів.

Результати аналізу літературних даних показали доцільність дослідження квазіпотрійної системи Se–SnSe₂−Tl₂SnSe₃. Оскільки вихідними компонентами системи є бінарний та тернарний селеніди, які проявляють термоелектричні властивості, а також мають шарувату структуру, і відповідно анізотропію властивостей.

Сторони квазіпотрійної системи утворюють дві квазіподвійні Tl₂SnSe₃–Se та SnSe₂–Se, які належать до евтектичного типу з виродженою евтектикою в точці плавлення селену. В інтервалі концентрацій, системи Tl₂SnSe₃–Se, від 20 до 60 мол. % Tl₂SnSе₃ спостерігається розшаруванням в рідкій фазі. Система SnSe₂–Tl₂SnSe₃ характеризується утворенням проміжної тернарної сполуки Tl₂Sn₂Se₅, за перитектичною реакцією L+SnSe₂↔Tl₂Sn₂Se₅ – при 732 К і нонваріантним. Сполука Tl₂Sn₂Se₅ є нестійкою і твердофазно розкладається при 655 К за реакцією Tl₂Sn₂Se₅↔Tl₂SnSe₃+SnSe₂. Завдяки тому, що переріз Se–Tl₂Sn₂Se₅ є частково квазібінарним, він умовно поділяє вихідну квазіпотрійну систему SnSe₂–Tl₂SnSe₃–Se на дві вторинні часткові системи Tl₂Sn₂Se₅–Tl₂SnSe₃–Se і SnSe₂–Tl₂Sn₂Se₅–Se. Для дослідження фізико-хімічної взаємодії в квазіпотрійній системі Se–SnSe₂–Tl₂SnSe₃ було синтезовано ряд точок. Синтез бінарних, тернарних сполук та ряду сплавів здійснювався у вакуумних (0.13 Па) кварцових ампулах прямим однотемпературним методом. Максимальна температура синтезу на 50-70 K перевищувала температуру плавлення найбільш тугоплавкого компонента. Відпал проводили протягом 168 год при температурі 433 К.

Результати ДТА, РФА та математичного моделювання дали можливість вивчити характер фізико-хімічної взаємодії в квазіпотрійній системі Se–SnSe₂–Tl₂SnSe₃, побудувати проекцію поверхні ліквідусу на концентраційний трикутник та просторові діаграми стану вторинних систем Tl₂Sn₂Se₅–Tl₂SnSe₃–Se і SnSe₂–Tl₂Sn₂Se₅–Se, встановити координати нонваріантних точок, а також детальний хід ліній моноваріантних рівноваг.

Встановлено, що лінії моноваріантних рівноваг квазіпотрійної системи SnSe₂–Tl₂SnSe₃–Se сходяться в двох нонваріантних точках: потрійній перитектичній U (66.6 мол% Se, 19.3 мол% Tl₂SnSe₃, 14.1 мол% SnSe₂, 585 К) та евтектичній E (82.6 мол% Se, 10.1 мол% Tl₂SnSe₃, 7.3 мол% SnSe₂, 475 К)