Physicochemical study of phase formation in the Sb2S3-Cr2Te3 system

Имир Ильяс оглы Алиев; Эльман Идрис оглы Мамедов; Фехраддин Вели оглы Юсубов; Ламан Фахири кызы Масиева; Халиг Мамед оглы Гашимов

doi:10.17308/kcmf.2024.26/11934

Имир Ильяс оглы Алиев Институт катализа и неорганической химии имени М. Ф. Нагиева, пр. Г. Джавида 113, Баку Az 1143, Азербайджан https://orcid.org/0000-0002-7694-1400
Эльман Идрис оглы Мамедов Азербайджанский технический университет, пр. Г. Джавида 116, Баку Az 1146, Азербайджан https://orcid.org/0009-0000-8948-7019
Фехраддин Вели оглы Юсубов Азербайджанский технический университет, пр. Г. Джавида 116, Баку Az 1146, Азербайджан https://orcid.org/0000-0002-3496-8947
Ламан Фахири кызы Масиева Азербайджанский технический университет, пр. Г. Джавида 116, Баку Az 1146, Азербайджан https://orcid.org/0000-0002-9908-7294
Халиг Мамед оглы Гашимов Азербайджанский государственный экономический университет, ул. Истиглалият, 6, Баку Az 1001, Азербайджан https://orcid.org/0000-0002-2208-2655

DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2024.26/11934

Ключевые слова: система, фаза, твердый раствор, эвтектика, сингония

Аннотация

Халькогениды хрома и системы на их основе изучены недостаточно. Халькогенидные соединения хрома Cr₂X₃ (X = S, Se, Te), новые фазы и твердые растворы на их основе находят широкое применение в полупроводниковой технике, поскольку относятся к материалам с термоэлектрическими и магнитными свойствами. Целью данной работы является изучение химических взаимодействий в системе Sb₂S₃-Cr₂Te₃, построение фазовой диаграммы, поиск новых фаз и твердых растворов.

Методами физико-химического анализа (дифференциально-термического, рентгенофазового, микроструктурного анализа, а также измерением плотности и микротвердости) изучено химическое взаимодействие в системе Sb₂S₃–Cr₂Te₃ и построена ее фазовая диаграмма. Фазовая диаграмма системы квазибинарна и характеризуетсяобразованием четверного соединения Cr₂Sb₂S₃Te₃.

Соединение Cr₂Sb₂S₃Te₃ плавится инконгруэнтно при 610 °С. Микроструктурный анализ показывает, что в системе при комнатной температуре образуются твердые растворы на основе Sb₂S₃, которые достигают до 5 мол. % Cr₂Te₃, а на основе Cr₂Te₃ до – 8 мол. % Sb₂S₃. Образующаяся в системе Sb₂S₃-Cr₂Te₃ эвтектика содержит 20 мол. % Cr₂Te₃ и имеет температуру плавления 430 °С. Соединение Cr2Sb2S3Te3 кристаллизуется в тетрагональной сингонии с параметрами элементарной ячейки: a = 10.03; с =16. 67 Å, z = 7, r_пикн. = 5.72 г/см³, r_рент. = 5.765г/см³

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Имир Ильяс оглы Алиев, Институт катализа и неорганической химии имени М. Ф. Нагиева, пр. Г. Джавида 113, Баку Az 1143, Азербайджан

д. х. н., профессор, руководитель лаборатории, Институт катализа и
неорганической химии им. акад. М. Ф. Нагиева Национальной академии наук Азербайджана (Баку,
Азербайджан)

Эльман Идрис оглы Мамедов, Азербайджанский технический университет, пр. Г. Джавида 116, Баку Az 1146, Азербайджан

д. х. н., профессор, Азербайджанский технический университет (Баку, Азербайджан)

Фехраддин Вели оглы Юсубов, Азербайджанский технический университет, пр. Г. Джавида 116, Баку Az 1146, Азербайджан

д. х. н. профессор, заведующий кафедрой Азербайджанский технический университет (Баку, Азербайджан)

Ламан Фахири кызы Масиева, Азербайджанский технический университет, пр. Г. Джавида 116, Баку Az 1146, Азербайджан

аспирантка, Азербайджанский технический университет (Баку, Азербайджан)

Халиг Мамед оглы Гашимов, Азербайджанский государственный экономический университет, ул. Истиглалият, 6, Баку Az 1001, Азербайджан

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

Литература

Zhou Y., Wang L., Chen S., … Tang J. Thin-film Sb2Se3 photovoltaics with oriented one-dimensional ribbons and benign grain boundaries. Nature Photonics. 2015; 9: 409–415. https://doi.org/10.1038/nphoton.2015.78

Fernandez A., Merino M. Preparation and characterization of Sb2Se3 thin films prepared by electrodeposition for photovoltaic applications. Thin Solid Films. 2000;366: 202–206. https://doi.org/10.1016/s0040-6090(00)00716-1

Chen, C., Bobela D. C., Yang Y., … Tang J. Characterization of basic physical properties of Sb2Se3 and its relevance for photovoltaics. Frontiers of Optoelectronics. 2017;10: 18–30. https://doi.org/10.1007/s12200-017-0702-z

Magomedov A. Z., Aliev A. O., Aslanov M. A., Musaeva S. M., Javadova S. D. Features of the temperature dependence of the spectral distribution of photosensitivity of ferroelectric semiconductors Sb2S3–Sb2Se3. Bulletin of Baku University. Series of physical and mathematical sciences. 2004;4: 163–169. 169 (In Azerbaijanian).

Ju T., Koo B., Jo J. W., Ko M. J. Enhanced photovoltaic performance of solution-processed Sb2Se3 thin film solar cells by optimizing device structure. Current Applied Physics. 2020;20(2): 282–287. https://doi.org/10.1016/j.cap.2019.11.018

Kumar P., Sathiaraj T. S., Thangaraj R. Optical properties of amorphous Sb2Se3:Sn films. Philosophical Magazine Letters. 2010;90(3): 183–192 https://doi.org/10.1080/09500830903520704

Rajpure K. Y., Bhosale C. H. Effect of Se source on properties of spray deposited Sb2Se3 thin films. Materials Chemistry and Physics. 2000;62: 169–174. https://doi.org/10.1016/s0254-0584(99)00173-x

Vieira E. M. F., Figueira J., Pires A. L., … Goncalves L. M. Enhanced thermoelectric properties of Sb2Te3 and Bi2Te3 films for flexible thermal sensors. Journal of Alloys and Compounds. 2019;774(5): 1102–1116. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.09.324

Zhang H., Liu C.-X., Qi X.-L., Dai X., Fang Z., Zhang, S.-C. Topological insulators in Bi2Se3, Bi2Te3 and Sb2Te3 with a single Dirac cone on the surface. Nature Physics. 2009;5(6): 438–442. https://doi.org/10.1038/nphys1270

Wang G., Cagin T. Electronic structure of the thermoelectric materials Bi2Te3 and Sb2Te3 from firstprinciples calculations. Physical Review B. 2007;76: 075201-8. https://doi.org/10.1103/physrevb.76.075201

Xu B., Zhang J., Yu G., Ma S., Wang Y., Wang Y. Thermoelectric properties of monolayer Sb2Te3. Journal of Applied Physics. 2018;124(16): 165104. https://doi.org/10.1063/1.5051470

Kulbachinskii V. A., Kytin V. G., Zinoviev D. A., … Banerjee A. Thermoelectric properties of Sb2Te3- based nanocomposites with graphite. Semiconductors. 2019;53: 638–640 https://doi.org/10.1134/s1063782619050129

Liu X., Chen J., Luo M., … Tang J. Thermal evaporation and characterization of Sb2Se3 thin film for substrate Sb2Se3/CdS solar cells. ACS Applied Materials & Interfaces. 2014;6: 10687–10695. https://doi.org/10.1021/am502427s

Kutasov V. A. Shifting the maximum figure-ofmerit of (Bi, Sb)2(Te,Se)3thermoelectrics to lower temperatures. In: Thermoelectrics Handbook. Boca Raton, FL, USA: CRC Press; 2005. 37-18–37-31. https://doi.org/10.1201/9781420038903.ch37

Zargarova M. I., Mamedov A. N., Azhdarova D. S., Akhmedova (Veliev) J. A., Abilov C. I. Inorganic substances synthesized and studied in Azerbaijan. Handbook. Baku: Elm. Publ.; 2004. 462 p.

Yamashita O., Yamauchi H., Yamaguchi Y. et.al. Magnetic properties of the system CuCr2Se4.xYx (Y = C1, Br). Journal of the Physical Society of Japan. 1979;47(2): 450–454. https://doi.org/10.1143/jpsj.47.450

Koroleva L. I., Lukina L. N., Busheva E. V., Shabunina G. G., Aminov T. G. CuCr2Se4-xSbx: a new magnetic semiconductor. Inorganic Materials. 1999;35(12): 1217–1220. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?ad=13328594

Aminov T. G., Arbuzova T. I., Busheva E. V., Shabunina G. G. СuСг2-хSSbхSe4 and Cu1-ySbyCr2Se4 solid solution. Inorganic Materials. 2000;36(2): 114–118. https://doi.org/10.1007/BF02758008

Nakatani I., Nose H., Masumoto K. Magnetic properties of CuCr2Se4 single crystals. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 1978;39(7): 743–749. https://doi.org/10.1016/0022-3697(78)90008-2

Physico-chemical properties of semiconductor substances*. Handbook. Moscow: Nauka Publ.; 1979. 339 p. (In Russ.)

Phase diagrams of binary metal systems*. Handbook. 3 vol. / N. P. Lyakishev (ed.). Moscow: Mashinostroenie Publ.; 1997. 1023 p. (In Russ.)