ТРІАНГУЛЯЦІЯ СИСТЕМИ Cu-Sb-Se
DOI:
https://doi.org/10.24144/2414-0260.2020.2.25-31Ключові слова:
тріангуляція, квазіподвійний переріз, рентгенівський фазовий аналізАнотація
Одним із шляхів пошуку перспективних термоелектричних матеріалів є дослідження діаграм стану багатокомпонентних систем. Аналіз останніх досліджень вказує на велику перспективність Сu2Se, через аномально низькі значення теплопровідності та високі значення електропровідності. Цікаві властивості мають і інші термоелектричні матеріали на основі Купруму, такі як: алмазоподібні сполуки, аргіродити, оксиселеніди, сполуки типу тетраедриду та інші. Зважаючи на це, актуальним є більш детальне дослідження системи Cu–Sb–Se. Важливим етапом дослідження системи є визначення квазіподвійних перерізів шляхом здійснення тріангуляції досліджуваної системи. Для цього, методами РФА здійснено визначення квазіподвійності перерізів у потрійній системі Cu–Sb–Se при температурі 523 K. Оскільки температура гомогенізуючого відпалу, в процесі синтезу становить 523 К, тріангуляція системи Cu-Sb-Se спрощена, завдяки зменшенню кількості можливих фаз при цій температурі. Участь у тріангуляції системи брали шість бінарних Cu2Se, CuSe, CuSe2, Cu1.6Sb0.4, Cu2Sb, Sb2Se3 і три тернарні сполуки CuSbSe2, Cu3SbSe3, Cu3SbSe4. Аналіз ранніх досліджень показало наявність в системі Cu–Sb–Se трьох квазіподвійних перерізів: Cu2Se–Cu3SbSe3, Cu3SbSe3–CuSbSe2 та CuSbSe2–Sb2Se3, а характер решти 12 вимагає експериментального досліджень. Квазіподвійний переріз Cu2Se–Sb2Se3 ділить загальну систему Cu-Sb-Se на дві підсистеми: Cu2Se-Sb2Se3-Se (30 точок перетину) та Cu-Sb-Sb2Se3-Cu2Se (13 точок перетину). Для оптимізації процесу тріангуляції її вирішено проводити поетапно: синтез та дослідження точки в області найбільшої інформативності з подальшим виокремленням квазібінарних та виключенням не квазібінарних перерізів. Використання такого підходу дає можливість зменшити число синтезів та кількість використаних речовин. Фазовий аналіз проводили шляхом порівняння експериментальних та розрахованих за літературними даними дифрактограм фаз наявних у системах Cu2Se-Sb2Se3-Se та Cu-Sb-Sb2Se3-Cu2Se. Отримані результати вказують на те, що в підсистемі Cu2Se-Sb2Se3-Se має сім стабільних перерізів, всі з яких базуються на потрійній сполуці Cu3SbSe4. У підсистемі Cu-Sb-Sb2Se3-Cu2Se стабільними є 5 перерізів: три на основі бінарних Cu2Se і два перерізи на основі потрійних сполук CuSbSe2 та Cu3SbSe3.Посилання
Masood K.B., Kumar P., Singh R.A., Singh J. Odyssey of thermoelectric materials: foundation of the complex structure, J. Phys. Commun. 2018, 2(6), 062001. Doi: 10.1088/2399-6528/aab64f.
Wei T. R., Wu C. F., Li F., Li, J.F. Low-cost and environmentally benign selenides as promising thermoelectric materials. J. Materiomics, 2018, 4(4), 304–320. Doi: 10.1016/j.jmat.2018.07.001.
Qiu P., Shi X., Chen L. Cu-based thermoelectric materials. Energy Storage Mater. 2016, 3, 85–97. Doi: 10.1016/j.ensm.2016.01.009.
Byeon D., Sobota R., Delime-Codrin K., Choi S., Hirata K., Adachi M., Takeuchi T. Discovery of colossal Seebeck effect in metallic Cu2Se. Nat. Commun. 2019, 10(1), 1–7. Doi: 10.1038/s41467-018-07877-5.
Peng P., Gong Z.N., Liu F.S., Huang M.J., Ao W.Q., LiY., Li J.Q. Structure and thermoelectric performance of β-Cu2Se doped with Fe, Ni, Mn, In, Zn or Sm. Intermetallics, 2016, 75, 72–78. Doi: 10.1016/j.intermet.2016.05.012.
Shay J.L, Wernick J.H Ternary chalcopyrite semiconductors: growth, electronic properties and applications. Oxford: Pergamon Press, 1975, P. 254.
Lyakyshev N.P. Dyahrammы sostoyanyya dvojnыx metallycheskyx system: Spravochnyk: V 3 t.: T. 2. Moskva: Mashynostroenye, 1997. S. 1024 (in Russ.).
Lyakyshev N.P. Dyahrammы sostoyanyya dvojnыx metallycheskyx system: Spravochnyk: V 3 t.: T. 3. Kn.2 Moskva: Mashynostroenye, 2000. S. 448 (in Russ.).
Gulay L., Daszkiewicz M., Strok O., Pietraszko A. Crystal structure of Cu2Se. Chem. Met. Alloys, 2011, 4, (3-4), 200–205.
Qiu W., Wu L., Ke X., Yang J., Zhang, W. Diverse lattice dynamics in ternary Cu-Sb-Se compounds. Sci. Rep. 2015, 5, 13643. Doi: 10.1038/srep13643.
Zaxarov M.A. Mnohokomponentnыe metallycheskye systemы s promezhutochnыmy fazamy. Moskva: Metallurhyya, 1985. S. 136 (in Russ.).
Ostapyuk T. A., Yermiychuk I. M., Zmiy O. F., Olekseyuk I. D. Phase equilibria in the quasiternary system Cu2Se–SnSe2–Sb2Se3. Chem. Met. Alloys, 2009, 2 (164), 10–30970.
