Phase equilibria and some properties of solid solutions of PbGa2S4–SmGa2S4 and PbGa2Se4–SmGa2Se4 systems

Озбек Мисирхан Алиев; Дилбар Самад Аждарова; Рейхан Миргусейн Агаева; Валида Мирза Рагимова

doi:10.17308/kcmf.2025.27/13293

Озбек Мисирхан Алиев Институт катализа и неорганической химии им. акaдемика М. Нагиева, пр. Г. Джавида, 113, Баку AZ-1143, Азербайджан https://orcid.org/0000-0002-6411-108X
Дилбар Самад Аждарова Институт катализа и неорганической химии им. акaдемика М. Нагиева, пр. Г. Джавида, 113, Баку AZ-1143, Азербайджан https://orcid.org/0000-0002-8119-733X
Рейхан Миргусейн Агаева Азербайджанский государственный педагогический университет, ул. У. Гаджибейли, 68, Баку AZ-1000, Азербайджан https://orcid.org/0000-0002-2924-3204
Валида Мирза Рагимова Институт катализа и неорганической химии им. акaдемика М. Нагиева, пр. Г. Джавида, 113, Баку AZ-1143, Азербайджан https://orcid.org/0009-0008-9157-1592

DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2025.27/13293

Ключевые слова: система, твердый раствор, элементарная ячейка, параметр решетки, фазовая диаграмма

Аннотация

Цель статьи: В связи с переходом к зеленой энергетике поиск, синтез, исследование альтернативных источников и материалов для них имеют большую перспективу. Одним из методов получения таких перспективных материалов является изучение фазовых диаграмм между изоструктурными соединениями. В связи с этим методами физико-химического анализа (ДТА, РФА, измерения микротвердости и плотности) изучены фазовые равновесия в системах PbGa₂S₄–SmGa₂S₄ и PbGa₂Se₄–SmGa₂Se₄ и построены их диаграммы состояния.

Выводы: Установлено, что указанные системы квазибинарные и характеризуются образованием непрерывных областей твердых растворов типа замещения. Твердые растворы Pb_1-xSm_xGa₂S₄ и Pb_1-xSm_xGa₂Se₄ кристаллизуются в орторомбической сингонии и относятся к структурному типу EuGa₂S₄. Параметры элементарных ячеек их изменяются в пределах: Pb_1-xSm_xGa₂S₄ а = 20.745÷20.706; b = 20.464÷20.380; с = 12.236÷12.156; Pb_1-xSm_xGa₂Se₄ a = 21.722÷21.782; b = 21.202÷21.35; с = 2.3047÷12.390 Å; пр. гр. Fddd, z = 32. Изучены некоторые физико-химические свойства твердых растворов
Pb_1–xSm_xGa₂S₄ и Pb_1-xSm_xGa₂Se₄.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Озбек Мисирхан Алиев, Институт катализа и неорганической химии им. акaдемика М. Нагиева, пр. Г. Джавида, 113, Баку AZ-1143, Азербайджан

д. х. н., профессор, гл. н. с., Институт катализа и неорганической химии (Баку, Азербайджан)

Дилбар Самад Аждарова, Институт катализа и неорганической химии им. акaдемика М. Нагиева, пр. Г. Джавида, 113, Баку AZ-1143, Азербайджан

д. х. н., доцент, гл. н. с., Институт катализа и неорганической химии (Баку, Азербайджан)

Рейхан Миргусейн Агаева, Азербайджанский государственный педагогический университет, ул. У. Гаджибейли, 68, Баку AZ-1000, Азербайджан

к. х. н., доцент, Азербайджанский государственный педагогический университет (Баку, Азербайджан)

Валида Мирза Рагимова, Институт катализа и неорганической химии им. акaдемика М. Нагиева, пр. Г. Джавида, 113, Баку AZ-1143, Азербайджан

к. х. н., доцент, в. н. с., Институт катализа и неорганической химии (Баку, Азербайджан)

Литература

Rustamov P. G., Aliev O. M., Eynullaev A. V., Aliev I. P. Chalcolantanates of rare elements*. Moscow: Nauka Publ., 1989, 284 p. (in Russ.)

Mammadov F. M., Babanly D. M., Amiraslanov I. R., Tagiev D. B., Babanly M. B. System FeS– Ga2S3–In2S3. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2021;66(10): 1533. https://doi.org/10.1134/S0036023621100090

Amiraslanova A. J., Babanly K. N., Imamaliyeva S. Z, Yusibov Y. A., Babanly M. B. Phase equilibria in the Ag8SiSe6-Ag8SiTe6 system and characterization of solid solutions Ag8SiSe1-xTex. Applied Chemical Engineering. 2023;6(2): 1. https://doi.org/10.24294/ace.v6i2.2162

Mammadov F. M., Imamaliyeva S. Z., Jafarov Ya. I., Bakhtiyarly I. B., Babanly M. B. Phase equilibria in the MnTе–MnGa2Te4–MnIn2Te4 system. Condensed Matter and Interphases. 2022;24(3): 335. https://doi.org/10.17308/kcmf.2022.24/9856

Kondrotas R., Colina M., Guc M., … Saucedo E. Towards In-reduced photovoltaic absorbers: evaluation of zincblende CuInSe2–ZnSe solid solution. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2017;160: 26. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2016.10.023

Skoug E. J., Cain J. D., Morelli D. T. High thermoelectric figure of merit the Cu3SbS4–Cu3SbSe4 solid solution. Appled Physics Letters. 2011;98(26): 261911. https://doi.org/10.1063/1.3605246

Singh U. P., Patra S. P. Progress in polycrystalline thinfilm Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells. Internationals Journal of Photoenergy. 2010; 201(1): 1. https://doi.org/10.1155/2010/468147

Navratil J., Kucek V., Plechacek T. Thermoelectric properties of Cu2HgSnSe4–Cu2HgSnTe4 solid solution. Journals Electronic Materials. 2014;43(10): 3719. https://doi.org/10.1007/s11664-014-3075-8

Chand S., Sharma P. Synthesis and characterization of Ag-chalcogenide nano particles for possible applications in photovоltaics. Materials Science-Poland. 2018;36(3): 375. https://doi.org/10.2478/msp-2018-0064

Orokov M. M., Klimovskikh I. I., Bentmann H., … Chulkov E. V. Prediction and obser vation of an antiferromagnetic topological insulator. Nature. 2019;576: 416. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1840-9

Shevelkov A. V. Chemical aspects of the thermoelectric materials engineering. Russian Chemical Review. 008;77(1): 19. https://doi.org/10.1070/RC2008v077n01ABEH003746

Wang Y., Zhao Y., Ding X., Qiao L. Recent advances in the electrochemistry of layered post transition metal chalcogenids nanomaterials for hydrogen evulation reaction. Journal of Energy Chemistry. 2021;60(1): 451. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2021.01.021

Badikov D., Badikov V., Doroshenko M., Fintisova A., Shevyrdyaeva G. Low-phonon lead thiogallate crystal as a matrix for mid-IR lasers. Photonics. 2008;4: 24. Available at: https://www.photonics.su/files/article_pdf/2/article_2631_62.pdf

Marshall J. M., Dimova-Malinovska D. (Eds.). Photovoltaic and photoactive materials, propertics, technology and applications. NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry (NAII, volume 80). 2002. https://doi.org/10.1007/978-94-010-0632-3

Chalcogenides advances in research and applications / P. Woodrow (Ed.). Nova Science Publ.; 2018, 111 p.

Golovey V. M., Obolonchik V. A., Golovey M. I. The Ga2S3–PbS system. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 1981:26(7): 1970–1978.

Chilоut A., Mazurier A., Guittaed M. Systeme Ga2S3-PbS. Diagramma de phase, etude cristallographique.

Materials Researsh Bulletin. 1979;14(9): 1119. https://doi.org/10.1016/0025-5408(79)90205-8

Eholie R., Kom I. K., Flahaut J. Diagram de phase PbS–Ga2S3 system. Acad. Sci. Paris, ser. C. 1969;268: 700-702.

Klee N., Schofer H. Zur kennznis von PbAl2Se4 and PbGa2Se4. Materials Researsh Bulletin. 1980;15(7): 1033. https://doi.org/10.1016/0025-5408(80)90230-5

Sosovska S. M., Olekseyuk I. D., Parasyuk O. V. The CdSe–Ga2Se3–PbSe system. Journal of Alloys and pompounds. 2008;453: 115. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.11.051

Bellagra H. K., Kogut T. M., Piskach V. V. Component interaction in the quasi-ternary system PbSe-Ga2Se3-GeSe2. Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2022;44(1): 3. https://doi.org/10.1007/s11669-022-01017-9

Chen W.-F., Liu B.-W., Jiang X.-M., Guo G.-C. Infrared nonlinear optical performances of a new sulfide β-PbGa2S4. Journal of Alloys and Compounds. 2022;905: 164090. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.164090

Aliyev O. M., Akhmedova N. R. Physicochemical and photoelectric properties of crystals of samarium tetrathioindates and tetrathiogallates and solid solutions based on them. Azerbaijan Chemical Journal. 2010;3: 67.

Aliev O. M., Alieva O. A., Eynullaev A. V. Triple system Sm–Ga–S. Journal of Inorganic Chemistry. 1993;38(8): 1418.

Aliev O. M., Alieva O. A., Aliev I. P. Synthesis and physico-chemical properties of samarium chalcogallates and chalcoindates. ChemInform. 1993;24(48): https://doi.org/10.1002/chin.199348031

Asatryan G. R., Badikov V. V., Kramushchenko D. D., Khramtsov V. A. Electron paramagnetic of Dy3+ ions in lead thiogallate single crystals. Physics Solid State. 2012;54(6): 1245. https://doi.org/10.1134/S1063783412060042

Kamenshchikov V. N., Suslikov L. M. Calculotion of the optical properties of PbGa2S4 crystal. Optics and Spectroscopy. 2014;116(4): 564. https://doi.org/10.1134/S0030400X14040134

Badikov V., Badikov D., Doroshenko M., Panyutin V., Chizhikov V. I., Shevyrdyaeva G. Optical properties of lead thiogallate. Optical Materials. 2008;31(2): 184. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2008.03.001

Basiev T. T., Doroshenko M. E., Osiko V. V., Shevyrdyaeva G. S. Qualitative improvement in the lasing performance of PbGa2S4: Dy3+ crystals through Na+ doping. Quantum Electronics. 2010;40(7): 596–598. https://doi.org/10.1070/QE2010v040n07ABEH014351

Anosov V. Ya., Ozerova M. I., Fialkov Yu. Ya. Fundamentals of physical and chemical analysis. Moscow: Nauka Publishing House; 1976. p. 114–116. (in Russ.) Available at: https://www.geokniga.org/bookfiles/geoknigaosnovyfiziko-himicheskogoanaliza.pdf