ЗАКОНОМІРНОСТІ ФАЗОУТВОРЕННЯ В СИСТЕМАХ Tl – Sn – S(Se)
DOI:
https://doi.org/10.24144/2414-0260.2026.1.27-32Ключові слова:
сульфіди; квазіподвійні системи; селеніди; бінарні та тернарні сполуки.Анотація
Дана робота присвячена систематизації даних про характер фізико-хімічної взаємодії у тернарних системах Tl – Sn – S та Tl – Sn – Se, окремі представники яких є перспективними термоелектричними та фотовольтаїчними матеріалами. Обидві системи характеризуються наявністю тернарних сполук з октаедричними [SnX6]4- та тетраедричними [SnX4]4- (X-S, Se) аніонними фрагментами. Особливістю їх є наявність інертної електронної пари у талію, а в окремих випадках і стануму (Tl4SnS3(Se3)), що спричиняє структурні спотворення та сильну ангармонічність коливань кристалічної решітки. Внаслідок цього більш ефективно розсіюються фонони, забезпечуючи низьку теплопровідність, що підвищує термоелектричну добротність матеріалів. Крім того, сполукам типу Tl2SnS3(Se3) притаманна чітко виражена шарувата структура та оптимальна ширина забороненої зони, що відповідає теорії Шоклі-Квайссера для створення ефективних тонкошарових сонячних елементів. Аналіз фазових рівноваг показав, що у сульфідній системі кількість стабільних квазіподвійних перерізів обмежена через низьку термічну стабільність окремих фаз. Натомість внаслідок більшої кількості стабільних сполук у селенідній системі спостерігається більша кількість квазіподвійних перерізів, а структурна спорідненість окремих фаз спричиняє формування широких областей твердих розчинів. Це забезпечує вищу варіативність для цілеспрямованої оптимізації фізичних параметрів шляхом модифікації хімічного складу. Отже, селенідна система є більш перспективною для розробки функціональних матеріалів із заданими властивостями.
Посилання
Mallick D., Ghosh S., Chen A., Liao J., Yoo J., Lu Q., Randolph S.J., Retterer S.T., Eres Gy., Chen Y.P., Rokhinson L.P., Brahlek M., Moore R.G. Next-generation electronics by co-design with chalcogenide materials. npj Spintronics. 2025, 3(1). 41. Doi: 10.1038/s44306-025-00106-y.
Anupam G., Gyeongbae P., Unyong j. Layer-Structured Anisotropic Metal Chalcogenides: Recent Advances in Synthesis, Modulation, and Applications. Chem. Rev. 2023, 123(7). 3329 – 3442. Doi: 10.1021/acs.chemrev.2c00455.
Shankar M. R., Prabhu A. N. A review on structural characteristics and thermoelectric properties of mid-temperature range Chalcogenide-based thermoelectric materials. Journal of Materials Science. 2023, 58(8). 1-43. Doi: 10.1007/s10853-023-09028-8.
Perryman J. T., Velázquez J. M. Design Principles for Multinary Metal Chalcogenides: Toward Programmable Reactivity in Energy Conversion. Chem. Mater. 2021, 33(18). 7133‒7147. Doi: 10.1021/acs.chemmater.1c01983.
Liu Zh., Peters J., Nguyen S., Sebastian M., Wessels B., Wang Sh., Jin H., Im J., Freeman F., Kanatzidis M. Characterization of thallium-based ternary semiconductor compounds for radiation detection. SPIE, Proc. Hard X-Ray, Gamma-Ray, and Neutron Detector Physics XIV. 2012, 8507. Doi: 10.1117/12.928325.
Puthran, S., Hegde, G.S. & Prabhu, A.N. Review of Chalcogenide-Based Materials for Low-, Mid-, and High-Temperature Thermoelectric Applications. J. Electron. Mater. 2024, 53. 5739–5768. Doi: 10.1007/s11664-024-11310-76.
Fabini D., Koerner M., Seshadri R. Candidate Inorganic Photovoltaic Materials from Electronic Structure-Based Optical Absorption and Charge Transport Proxies. Chem. Mater. 2019, 31(5). 1561‒1574. Doi: 10.1021/acs.chemmater.8b04542.
Chung I., Kanatzidis M. Metal Chalcogenides: A Rich Source of Nonlinear Optical Materials. Chem. Mater. 2014, 26(1). 849‒869. Doi: 10.1021/cm401737s.
Dobrozhan O., Kousar S., Tewari G.C., Karppinen M. Thermoelectric metal chalcogenides: a platform for anion mixing studies. Dalton Trans. 2026, 1477‒9226. Doi: 10.1039/D6DT00272B.
Alhussain H., Ferjani H., Smida Y.Ben. First-Principles Calculations to Investigate the Ground State, Mechanical Stability, Electronic Structure, and Optical Properties of Tl2SnX3 (X = S, Se, Te). Cryst. Res. Technol. 2024, 59. 2300340. Doi: 10.1002/crat.202300340.
Wei, J., Yang, L., Ma, Z., Song P., Zhang M., Ma J., Yang F., Wang X. Review of current high-ZT thermoelectric materials. J Mater. Sci. 2020, 55. 12642–12704. Doi: 10.1007/s10853-020-04949-0.
Systemy Tl2X‒BX2, Tl2X‒BX (B – Si, Ge, Sn, Pb; X – S, Se, Te): fazovi rivnovahy ta krystalichna struktura promizhnykh spoluk: monohrafiia / Barchii I.Ye., Malakhovska T.O., Peresh Ye.Yu., Sabov M.Yu., Filep M.Y. Uzhhorod: Vyd-vo UzhNU «Hoverla», 2019. S.100 (in Ukr).
Rühle S. Tabulated values of the Shockley–Queisser limit for single junction solar cells. Solar Energy. 2016, 130. 139‒147. Doi: 10.1016/j.solener.2016.02.015.
Sharma R.C., Chang Y.A. The S-Sn (Sulfur-Tin) system. Bull. Alloy Phase Diagram. 1986, 7(3). 269‒273. Doi: 10.1007/BF02869004.
Sharma R.C., Chang Y.A. The Sn-Se (Selenium-Tin) system. Bull. of Alloy Phase Diagram. 1986, 7(1). 68‒72. Doi: 10.1007/BF02874984.
Kabre S., Guitlard M., Fhahaut S. Sur le diagramme de phases du system thallium – soufre. C. R. Acad. Sci. Paris. 1974, 16. 1043–1046.
Okamoto H. Se-Tl (Selenium-Thallium). J. Phase Equilib. Diff. 2011, 32(6). 570. Doi: 10.31399/asm.hb.v03.a0006204.
Del Bucchia S., Jumas J.C., Philippot E., Maurin M. Structure Cristalline du Sulfure d'Étain(II) et de Thallium(I) Tl2Sn2S3. Z. anorg. allg. Chem. 1982, 487. 199‒206. Doi: 10.1002/zaac.19824870118.
Malakhovska T.O., Sabov M.Yu., Barchii I.Ye., Peresh Ye.Yu. Fazovi rivnovahy v systemi Tl2Se–SnSe, oderzhannia ta vlastyvosti monokrystaliv spoluky Tl4SnSe3. Ukr. khim. zhurn. 2009, 75(2). 89‒91 (in Ukr).
Malakhovska-Rosokha T.O. Systemy Tl–Sn(Pb)–S(Se, Te): fazovi rivnovahy, oderzhannia monokrystaliv ternarnykh spoluk ta yikh vlastyvosti: avtoref. dys. na zdobuttia nauk. stupenia kand. khim. nauk: 02.00.01, UzhNU. Uzhhorod. 2009 (in Ukr).
Malakhovska T.O., Sabov M.Yu., Peresh Ye.Yu. Trianhuliatsiia systemy Tl–Sn–S. Nauk. visnyk Uzhhorod. un-tu (Ser. Khimiia). 2006, 15(1). 18‒20 (in Ukr).
Malakhovska T.O., Yankovych O.M., Sabov M.Yu., Peresh Ye.Yu. Trianhuliatsiia systemy Tl–Sn–Se. Nauk. visnyk Volynskoho u-tu. Ser. "Khimiia". 2008, 13. 16‒20 (in Ukr).
Malakhovska T.O., Pohodin A.I., Filep M.Y.,Sabov M.Yu., Munkachi O.Y., Stasiuk Yu.M., Barchii I.Ye. (2018). Vyvchennia fizyko-khimichnoi vzaiemodii v systemi Se–SnSe2–Tl2SnSe3). Nauk. visnyk Uzhhorod. un-tu (Ser. Khimiia). 2018, 40(2). 31‒36. Doi: 10.24144/2414-0260.2018.2.31-36 (in Ukr).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 М.Ю. Сабов , В.І. Сабов
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Ліцензування
Стаття та будь-який пов’язаний з нею опублікований матеріал поширюється за ліцензією Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
Умови цієї ліцензії не впливають на права автора чи іншого творчого виконавця захищати цілісність і право власності на свою роботу.
Авторське право на макет журналу та обкладинки повністю належить ДВНЗ "Ужгородський національний університет".
Весь контент публікується добросовісно, і думки, висловлені авторами, є тільки їхніми та не обов’язково відображають точку зору ДВНЗ "Ужгородський національний університет".
Автори надають редакційно-видавничому відділу ДВНЗ "Ужгородський національний університет" ліцензію на публікацію статті та ідентифікують себе як першовидавця.
Авторське право
Авторські права на будь-яку статтю зберігаються за автором(ами).
Публікацію статті мають схвалити всі автори та відповідальні органи інститутів, в яких виконувалося дослідження, якщо такі є.
Автори можуть уповноважити одного зі своїх співавторів діяти від їхнього імені та бути автором-кореспондентом, який відповідає за листування з редакційною командою журналу.
Автори можуть надати будь-якій третій стороні право вільно використовувати статтю за умови зазначення авторів та належного оформлення цитування.
