ФАЗОУТВОРЕННЯ НА ОСНОВІ СПОЛУКИ TlInP2Se6

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.24144/2414-0260.2021.1.5-15

Анотація

Значна увага науковців в області неорганічного синтезу приділяється халькогенідним сполукам типу M2P2Х6 (де Х – S, Se), які володіють рядом перспективних властивостей (сегнетоелектричних, п’єзоелектричних, електрооптичних, термоелектричних) та є конкурентоспроможними при виготовленні функціональних матеріалів. У відповідності до напрямків «хімічного дизайну» покращення властивостей сполук M2P2Х6 можливе шляхом гетеровалентного заміщення у складі двох йонів металу М2+, які формує катіонну підгратку кристалічної структури на два різнойменні іони М1+ та М23+. Також формування граничних твердих розчинів на основі складних сполук M1М2P2Х6 сприяє одержанню матеріалів із однаковою структурою та різним хімічним складом, що дає можливість цілеспрямовано змінювати їх властивості.

У потрійній системі Tl2Se–In2Se3–“P2Se4” утворюється тетрарна сполука TlInP2Se6 з конгруентним характером плавлення при 875 К. Фізико-хімічний аналіз взаємодії в системах показав на утворення граничних твердих розчинів (до 7 мол.%) на основі сполуки In2Se3– TlInP2Se6, TlInP2Se6–Tl4P2Se6, TlInSe2–TlInP2Se6, TlInP2Se6–In4(P2Se6)3.

Для вивчення механізмів формування твердих розчинів були синтезовані сплави твердих розчинів (TlInP2Se6)0.95(Tl4P2Se6)0.05, (TlInP2Se6)0.95(In4(P2Se6)3)0.05, (TlInP2Se6)0.95(Tl2Se)0.05, (TlInP2Se6)0.95(TlInSe2)0.05, (TlInP2Se6)0.95(In2Se3)0.05, які були досліджені методами рентгенофазового та рентгеноструктурного аналізами (дифрактометр ДРОН 4-13, рентгенівська камера Guinier Huber G670, програма WinCSD). Кристалічну структуру сполуки TlInP2Se6 (ПГ P-1 (2), a=6.4488(7), b=7.5420(9), c=12.166(2) Å, a=100.72(0), b=93.63(0), g=113.32(0), V=527.7 Å3) утворюють шари з груп атомів [P2Se6]4– у вигляді двох зрощених тетраедрів (формують аніонну підгратку, атоми катіонів займають положення проміж шарів з атомів аніонних груп. Катіони In3+ знаходяться на межі поділу тетраедричних та октаедричних порожнин (розташовані в одній площині з центрами аніонних груп [P2Se6]4–), катіони Tl+ зміщаються в бік октаедричних порожнин. При переході від базової матричної структури TlInP2Se6 до твердих розчинів спостерігається незначне зменшення об’єму елементарної комірки (від V=527.7 Å3 до 523.9 Å3), що вказує на утворення дефектів у базовій структурі. Вивчення механізмів утворення твердих розчинів на основі тетрарної сполук TlInP2Se6 з позицій кристалохімічних формульних складів показало на формування твердих розчинів за механізмом заміщення (катіонна підгратка) і віднімання (аніонна підгратка), що приводить до утворення дефектів у кристалічній структурі та, відповідно, повинно викликати зміни оптоелектричних властивостей.

Експериментальні дослідження спектрів дифузійного відбиття R = f(λ) показало, що сполука TlInP2Se6 та тверді розчини відноситься до непрямозонних напівпровідників. При переході від чистої сполуки до твердих розчинів енергія фононної Ephonon провідності зменшується (0.082-0,068 еВ), значення ширини забороненої зони Eg зростає (2.13-2.15 еВ).

Біографії авторів

Барчій І.Є., ДВНЗ "Ужгородський національний університет"

Д.х.н., проф., завідувач кафедрою неорганічної хімії

Федорчук А.О., Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З. Гжицького

д.х.н., проф., професор кафедри біологічної та загальної хімії

Погодін А.І., ДВНЗ "Ужгородський національний університет"

к.х.н., старший науковий співробітник кафедри неорганічної хімії

Філеп М.Й., ДВНЗ "Ужгородський національний університет"

к.х.н., старший науковий співробітник кафедри неорганічної хімії

Малаховська Т.О., ДВНЗ "Ужгородський національний університет"

к.х.н., ст.н.с., НДІ фізики та хімії твердого тіла

Стерчо І.П., ДВНЗ "Ужгородський національний університет"

к.х.н., доц., доцент кафедри фізичної та колоїдної хімії

Чундак С.Ю., ДВНЗ "Ужгородський національний університет"

д.х.н., проф., професор кафедри екології та охорони навколишнього середовища

Буштин А.В. , ДВНЗ "Ужгородський національний університет"

студент

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-30