ФАЗОВІ РІВНОВАГИ У КВАЗІПОТРІЙНІЙ СИСТЕМІ Cu2Se–In2Se3–CuI
DOI:
https://doi.org/10.24144/2414-0260.2019.2.26-34Ключові слова:
квазіпотрійна система, фазові рівноваги, ізотермічний переріз, тверді розчини, проекція поверхні ліквідусуАнотація
Взаємодія між компонентами в квазіпотрійній системі Cu2Se – In2Se3 – CuI досліджувалась методами рентгенівського фазового (РФА), рентгенівського структурного (РСА) та диференційно-термічного аналізів (ДТА). Побудовано чотири фазові діаграми, два політермічні перерізи, ізотермічний переріз при 770 К та проекція поверхні ліквіду квазіпотрійної системи Cu2Se – In2Se3 – CuI. Виявлено наявність твердих розчинів на основі бінарних та потрійних сполук.
Ізотермічний переріз квазіпотрійної системи Cu2Se – In2Se3 – CuI при 770 К побудований за результатами РФА і РСА, виходячи з результатів дослідження усіх перерізів при температурі 770 K сполука CuI кристалізується в кубічній сингонії, пр.гр. F-43m, Cu2Se кристалізується в кубічній сингонії, пр.гр. F-43m, In2Se3 кристалізується в гексагональній сингонії, пр.гр. P61. В системі встановлено існування наступних потрійних сполук: CuInSe2, пр.гр. I-42d, CuIn5Se8, пр.гр. І-42m, CuIn7Se11, пр.гр. P3m1, CuIn11Se17 шарувата стуктура не встановлената тетрарна CuIn2Se3I, що кристалізується в кубічній сингонії, пр.гр. F-43m. На основі всіх вище названих сполук утворюються тверді розчини. Особливо значна область гомогенності існує на основі CuIn2Se3I (θ) протяжністю більше 15 мол.% в системі CuI - In2Se3 і до 10 мол.% в глибину концентраційного трикутника. Друге місце займає область гомогенності на основі CuInSe2 до 6 мол.% в системі Cu2Se – In2Se3 і до 10 мол.% в глибину трикутника. Розчинність на основі останніх бінарних і тернарних сполук складає незначні області гомогенності.
Проекція поверхні ліквідусу складається з полів первинної кристалізації α-твердих розчинів на основі Cu2Se, Cu3InSe3, ζ-твердих розчинів на основі ВТМ-CuInSe2, η-твердих розчинів на основі НТМ-CuInSe2, ε-твердих розчинів на основі CuI, δ-твердих розчинів на основі ВТМ-In2Se3, θ-твердих розчинів на основі сполуки CuIn2Se3I, сполук CuIn5Se8, CuIn11Se17. Ці поля розділені 17 моноваріантними кривими та 19 нонваріантними точками, які лежать на відповідних площинах нонваріантних процесів, які наведені в таблиці 2 та на квазібінарних системах. В системі Cu2Se – In2Se3 – CuI проходить ряд нонваріантних перитектичних процесів, на площинах яких лежать перехідні точки та евтектичні нонваріантні процеси. Частина сполук утворюється за перитектичними реакціями CuIn5Se8, CuIn11Se17 або твердофазними CuIn3Se5, CuIn7Se11. Саме з останнім фактором пов’язано те, що ці дві сполуки не мають областей первинної кристалізації на проекції поверхні ліквідусу даної системи.Посилання
Zmiy O.F., Mishchenko I.A., Olekseyuk I.D. Phase equilibria in the quasi-ternary system Cu2Se–CdSe–In2Se3. Journal of Alloys and Compounds. 2004, 367, 49–57.
Range K.J., Range K.J., Huebner H.J., Teil B. Hochdrucksysteme quaternaerer Chalkogenidhalogenide AB2X3Y (A-Cu, Ag; B-In; X-S, Se,Te; Y-Cl, Br, I). Anorganische Chemie, Organische Chemie. 1983, 38, 155–160.
Asadov Yu.G., Dzhabrailova G.A., Nasirov V.I. Structural transformations in Cu2Se. Izv. USSR Academy of Sciences. Inorgan. Materials. 1972, 8(6), 1144–1146 (in Russ.).
Medvedeva Z.S., Guliev T.N. Growing single crystals of the indium selenide from the gas phase. Izv. USSR Academy of Sciences. Inorgan. Materials. 1965, 1(6), 848–852 (in Russ.).
Pfitzner A., Lutz H.D. Redetermination of the crystal structure of γ-In2Se3 by twin crystal X-Ray method. J.Solid State Chem. 1996, 124, 305–308.
Popovic S., Tonejc A., Grzeta-Plencovic B., Celustka B., Trojko R. Revised and new crystal data for indium selenides. J. Appl. Cryst. 1979, 12, 416–420.
Brauer G., Vaygel F., Kyunl H., Niman U., Puff H., Sivers R., Haas A., Helmbreht I., Erlih P. Rukovodstvo po neorganicheskomu sintezu. Moskva: Mir, 1985, 4, S. 447 (in Russ.).
Yude Y., H. Boysen, H. Schulz. Neutron powder investigation of CuI. Zeitschrift fuer Kristallographie. 1990, 191, 79–91.
Boehnke U. C., Kuhn G. Phase relations in the ternary system Cu-In-Se. J. mat. Sci. 1987, 22, 1635–1641.
Rigan M.Yu., Tkachenko V.I., Stasyuk N.P., Novikova L.G. Poluchenie, oblast suschestvovaniya i nekotorie svoystva soedineniya CuInSe2. Vyisokochistyie veschestva. 1990, 2, 126–132 (in Russ.).
Hanada T., Yamana A., Nakamura Y., Nittono O., Wada T. Crystal structure of CuIn3Se5 semiconductor studied using electron and X-ray diffractions. Japanese Journal of Applied Physics. 1997, 36, 1494–1497.
Honle W., Kuhn G., Boehnke U.C. Crystal structures of two quenched Cu-In-Se phases. Cryst.Res.Technol. 1988, 23(10-11), 1347–1354.
Tell B., Shay J. L., Kasper H.M. Room-Temperature electrical properties of ten I-III-V-VI2 semiconductors. J. Appl. Phys. 1972, 43(5), 2469–2470.
Ivashchenko I.A., Zmiy O.F., Olekseyuk I.D. Crystal structure of the CuIn7Se11 compound. Journal of Alloys and Compounds. 2004, 1-2, 121–124.
Pogodin A.I., Kohan O.P., Malakhovskaya T.O., Filep M.I. Physicochemical interaction in CuBr (I) −Cu2Se systems. Sci. Bull. Uzhh. Univ. Ser. Chem. 2017, 2(38), 8–10 (in Ukr.).
