ВСТАНОВЛЕННЯ КВАЗІБІНАРНИХ ПЕРЕРІЗІВ У ПОТРІЙНІЙ ВЗАЄМНІЙ СИСТЕМІ Tl2Se+SnTe↔Tl2Te+SnSe
DOI:
https://doi.org/10.24144/2414-0260.2019.1.43-48Ключові слова:
сhalcogenides, X-ray diffraction, quasi binary sections, reciprocal systemАнотація
Тернарні сполуки типу Tl4SnX3 (X–Se,Te) володіють низькою фононною теплопровідністю та високими значеннями ZT. Це обумовлює можливість їх використання у якості термоелектричних елементів. Для розширення області використання даних матеріалів актуальними є дослідження фізико-хімічної взаємодії у системах на основі фаз Tl4SnX3.
Сполуки Tl4SnX3 утворюються у четверній системі Tl–Sn–Se–Te. Взаємодія сполук Tl4SnSe3 та Tl4SnТe3 здійснюється у межах потрійної взаємної системи Tl2Se+SnTe↔Tl2Te+SnSe. Бінарні фази Tl2Se, Tl2Te, SnSe та SnTe, які знаходяться в кутах концентраційного чотирикутника, плавляться конгруентно. Сполука SnSe зазнає поліморфне перетворення при 807K. Квазібінарні перерізи Tl2Se – Tl2Te та SnSe – SnTe відносяться до систем евтектичного типу. Системи Tl2Se–SnSe та Tl2Te–SnTe характеризуються утворенням тернарних сполук з конгруентним характером плавлення: Tl4SnSe3 (706K) та Tl4SnTe3 (817K); і фази Tl2Sn2Se3 (683K) з інконгруентним характером плавлення. Фаза Tl2Sn2Se3 існує лише у вузькому температурному інтервалі (640–683K). Кристалічна структура Tl2Sn2Se3 не відома. Тернарні Tl4SnSe3 і Tl4SnTe3 володіють широкими областями гомогенності. Існування тетрарної фази Tl2SnSeTe не підтверджено.
Оскільки визначення квазібінарних перерізів проводиться нижче температурного інтервалу існування фази Tl2Sn2Se3, то вона не враховувалась при подальших дослідженнях. Таким чином, концентраційний чотирикутник системи Tl2Se+SnTe↔Tl2Te+SnSe характеризується наявністю 4 бінарних фаз (у вершинах) та двох тернарних фаз (на сторонах). Це обумовлює те, що система Tl2Sе+SnTe↔Tl2Te+SnSе може ділитися трьома квазібінарними перерізами на чотири квазіпотрійні системи. Всередині однієї з них реалізується один частково квазібінарний переріз на основі перитектичної фази Tl2Sn2Se3. Усі можливі перерізи перетинаються у 9 точках. Для визначення квазібінарних перерізів використовується експериментальний спосіб, який полягає у дослідженні фазового складу сплаву, що знаходиться на перетині можливих квазібінарних перерізів.
Бінарні фази одержували сплавленням елементарних компонентів (чистота не менше 99.99 мас.%). Потрійні сполуки та сплави всередині системи Tl2Se+SnTe↔Tl2Te+SnSe здійснювали із попередньо синтезованих бінарних та тернарних халькогенідів у відповідних молярних співвідношеннях. Всі синтезовані сплави досліджували за допомогою аналізу ДТА, РФА і МСА.
В результаті проведеного дослідження встановлено існування трьох квазіподвійних перерізів у потрійній взаємній системі Tl2Sе+SnTe↔Tl2Te+SnSе. Всі вони формуються на основі Tl4SnTе3 Квазіподвійний переріз Tl4SnSе3–Tl4SnTе3 поділяє загальну систему на дві вторинні: Tl2Se+Tl4SnTe3↔Tl2Te+Tl4SnSe3 та Tl4SnSe3+SnTe↔Tl4SnTe3+SnSe всередині яких реалізується стабільні перерізи Tl2Sе–Tl4SnTе3 та SnSе–Tl4SnTе3відповідно.
Посилання
Anatychuk L.I. Termoehlementy i termoehlektricheskie svojstva. K.: Naukova dumka, 1979. S. 768 (in Russ.).
Zhao L.D., Shih-Han Lo, Yongsheng Zhang, Hui Sun, Gangjian Tan, Ctirad Uher, Wolverton C., Vinayak P. Dravid, Kanatzidis M.G. Ultralow thermal conductivity and high thermoelectric figure of merit in SnSe crystals. Nature. 508, 373–377.
Kosuga A., Kurosaki K., Muta H., Yamanaka S. Thermoelectric properties of Tl-X-Te (X=Pb, Sn, Ge) systems. J. Appl. Phys. 2006, 886, 063705 1–4.
Malahovs'ka T.O., Sabov M.yu., Barchіj І.E., Peresh E.Yu. Phase equilibria in the Tl2Se-SnSe system, growth and properties of Tl4SnSe3 single crystals. Ukr. khim. zhurn. 2009, 75(2), 89–91 (in Ukr.).
Filep M.J., Sabov M.Yu., Barchiy I.E., Plucinski K.J., Solomon A.M. Interactions in the ternary reciprocal system Tl2S+SnTe↔Tl2Te+SnS. Chem. Met. Alloys. 2013, 6, 125–129.
Babanly M.B., Zlomanov V.P., Guseinov F.N., Dashdyeva G.B. Phase equilibria in the Tl2Te–SnTe–Bi2Te3 system. Russ. J. Inorg. Chem. 2011, 56(12), 1981–1987.
Filep M.J., Sabov M.Yu., Barchiy I.E. Physico-chemical interaction in the Tl2Se–SnSe–PbSe quasiternary system. Chem. Met. Alloys. 2012, 5, 118–122.
Gawel W., Zaleska E., Maskievicz E. Phase diagram for the Tl2Te-SnTe system. J. Therm. Anal. 1990, 36, 2323–2327.
Malakhovska-Rosokha Т.A. Physico-chemical interaction in the Tl2Te–SnTe system. Scientific Bulletin of the Uzhhorod University. Series «Chemistry». 2011, 2(26), 16–18 (in Ukr.).
Filep M. J., Sabov M.Yu. Peculiaraties of the phisico-chemical interaction in systems based on the compounds Tl4Sn(Pb)Y3, (Y=S,Se,Te). Scientific Bulletin of the Uzhhorod University. Series «Chemistry». 2010, 24, 126–129 (in Ukr.).
Filep M.J., Sabov M.Yu., Solomon A.M., Barchiy I.E., Peresh E.Yu. Physical-chemical interaction in the system based on chalcogenides of thallium (I). Ukr. khim. zhurn. 2014, 80(3), 28–30 (in Ukr.).
Volykhov A.A., Shtanov V.I., Yashina L.V. Phase relations between germanium, tin, and lead chalcogenides in pseudobinary systems containing orthorhombic phases. Inorg. Mater. 2008, 44(4), 345–356.
Shelimova L.E., Tomashik V.N., Grytsiv V.I. Diagrammy sostoyaniya v poluprovodnikovom materialovedenii: sistemy na osnove khalkogenidov Si, Ge, Sn, Pb. Moskva: Nauka, 1991. S. 368 (in Russ.).
Vasilyev V.P., Minaev V.S., Batyunya L.P. Thermodynamic properties, phase diagrams and glassformation of thallium chalcogenides. Chalc. Lett. 2013, 10(11), 485–507.
Ctasova M.M., Vaynshteyn B.K. Elektrono-graficheskoye opredeleniye struktury Tl2Se. Kristallografiya. 1950, 3(2), 141–147 (in Russ.).
Cerny R., Joubert J.-M., Filinchuk Y., Feutelais Y. Tl2Te and its relationship with Tl5Te3 Acta Crystallogr., Sect. C: Cryst. Struct. Commun. 2002, C58, i63–i65.
Bletskan D.I. Phase equilibrium in binary systems AIVBVI Part. III Systems Sn-Chalcogenides. J. Ovonic Research. 2005, 1(5), 61–69.
Bradtmoeller S., Kremerr K., Boettcher P. Darstellung und Kristallstruktur von Tl4SnSe3 mit einer Anmerkung zu TlSe. Z. Anorg. Allg. Chem. 1994, 620(6), 1073–1080.
Bradtmoeller S., Boettcher P. Darstellung und Kristallstruktur von Tl4SnТe3 und Tl4PbТe3. Z. Anorg. Allg. Chem. 1993, 619(7), 1155–1160.
