Фазовые равновесия в системе Tl2 Te–TlBiТe2 –TlTbTe2
Аннотация
Методами дифференциального термического и рентгенофазового анализов изучены фазовые равновесия по концентрационной плоскости Tl2Te–TlTbTe2–TlBiТe2 четверной системы Tl–Bi–Tb–Te. Построена диаграмма твердофазных равновесий при комнатной температуре. Установлено, что разрез Tl9BiTe6–Tl9TbTe6 делит систему Tl2Te–TlBiТe2–TlTbTe2 на две независимые подсистемы. Установлено, что подсистема Tl2Te–Tl9BiТe6–Tl9TbTe6 характеризуется образованием широкого поля твердых растворов со структурой Tl5Te3(δ-фаза), занимающего более 90 % площади концентрационного треугольника. Результаты рентгенофазового анализа сплавов подсистемы
Tl9BiTe6–Tl9TbTe6–TlTbTe2–TlBiТe2 показали образование широких областей твердых растворов на основе TlTbТe2 и TlBiTe2 вдоль разреза TlTbTe2–TlBiТe2 (β1- и β2 -фазы) и позволили определить расположение гетерогенных фазовых областей в данной подсистеме. Из порошковых дифрактограмм вычислены параметры кристаллических решеток взаимонасыщенных составов β1 -, β2- и δ-фаз. В работе также представлены некоторые политермические разрезы, изотермические сечения при 740 и 780 К фазовой диаграммы, а также проекции поверхностей ликвидуса и солидуса подсистемы Tl2Te–Tl9BiТe6–Tl9TbTe6.
Показано, что ликвидус состоит из трех поверхностей, отвечающих первичной кристаллизации α- (Tl2Te), δ- и β1‑фаз. Изученные изотермические сечения фазовой диаграммы подсистемы Tl2Te–Tl9BiТe6–Tl9TbTe6 наглядно демонстрируют, что направления коннод в двухфазных областях не совпадают с T–x плоскостями исследуемых политермических сечений, что характерно для неквазибинарных разрезов. Полученные новые фазы представляют интерес как потенциальные термоэлектрические и магнитные материалы.
Скачивания
Литература
Ahluwalia G. K. (ed.). Applications of chalcogenides: S, Se, and Te. Switzerland: Springer; 2017. 461 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-41190-3
Alonso-Vante N. Outlook. In: Chalcogenide materials for energy conversion: Pathways to oxygen and hydrogen reactions. Nanostructure Science and Technology. Springer, Cham; 2018. 226 p.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-89612-0_7
Scheer R. , Schock H-W. Chalcogenide photovoltaics: physics, technologies, and thin film devices. Wiley-VCH; 2011. 368 p. https://doi.org/10.1002/9783527633708
Palchoudhury S., Ramasamy K., Gupta A. Multinary copper-based chalcogenide nanocrystal systems from the perspective of device applications. Nanoscale Advances. 2020;2(8): 3069–3082. https://doi.org/10.1039/D0NA00399A
Lin S., Li W., Bu Z., Shan B., Pei Y. Thermoelectric p-type Ag9GaTe6 with an intrinsically low lattice thermal conductivity. ACS Applied Energy Materials. 2020;3(2): 1892–1898. https://doi.org/10.1021/acsaem.9b02330
Banik A., Roychowdhury S., Biswas K. The journey of tin chalcogenides towards high-performance thermoelectrics and topological materials. Chemical Communications. 2018;54(50): 6573–6590. https://doi.org/10.1039/C8CC02230E
Otrokov M. M., Klimovskikh I. I., Bentmann H., Zeugner A., Aliev Z. S., Gass S., Wolter A. U. B., Koroleva A. V., Estyunin D., Shikin A. M., Blanco-Rey M., Hoffmann M., Vyazovskaya A. Yu., Eremeev S. V., Koroteev Y. M., Amiraslanov I. R., Babanly M. B., Mamedov N. T., Abdullayev N. A., Zverev V. N., Büchner B., Schwier E. F., Kumar S., Kimura A., Petaccia L., Di Santo G., Vidal R. C., Schatz S., Kisner K., Min C.-H., Moser S. K., Peixoto T. R. F., Reinert F., Ernst A., Echenique P. M., Isaeva A., Chulkov E. V. Prediction and observation of the first antiferromagnetic topological insulator. Nature. 2019; 576(7787): 416–422. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1840-9
Babanly M. B., Chulkov E. V., Aliev Z. S., Shevel’kov A. V., Amiraslanov I. R. Phase diagrams in the materials science of topological insulators based on metal chalcogenides. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2017;62(13): 1703–1729. https://doi.org/10.1134/S0036023617130034
Ding J., Liu C., Xi L., Xi J., Yang J. Thermoelectric transport properties in chalcogenides ZnX (X=S, Se): From the role of electron-phonon couplings. Journal of Materiomics. 2021;7(2): 310–319. https://doi.org/10.1016/j.jmat.2020.10.007
Segawa K. Synthesis and characterization of 3D topological insulators: a case TlBi(S1–xSex)2. Science and Technology of Advanced Materials. 2015;16(1): 014405-8. https://doi.org/10.1088/1468-6996/16/1/014405
Usanmaz D., Nath P., Toher C., Plata J. J., Friedrich R., Fornari M., Nardelli M. B., Curtarolo S. Spinodal superlattices of topological insulators. Chemistry of Materials. 2018;30(7): 2331–2340. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.7b05299
Wang Z., Segawa K., Sasaki S., Taskin A. A., Ando Y. Ferromagnetism in Cr-doped topological insulator TlSbTe2. APL Materials. 2015;3: 083302-7. https://doi.org/10.1063/1.4922002
Eremeev S. V., Koroteev Y. M., Chulkov E. V. Ternary thallium-based semimetal chalcogenides Tl–V–VI2 as a new class of three-dimensional topological insulators. JETP Letters. 2010;91(11): 594–598. https://doi.org/10.1134/S0021364010110111
Filnov S. O., Klimovskikh I. I., Estyunin D. A., Fedorov A., Voroshnin V., Koroleva A. V., Shevchenko E. V., Rybkin A. G., Aliev Z. S., Babanly M. B., I. R., Mamedov N. T., Schwier E. F., Miyamoto K., Okuda T., Kumar S., Kimura A., Misheneva V. M., Shikin A. M., Chulkov E. V. Probedependent Dirac-point gap in the gadolinium-doped thallium-based topological insulator TlBi0.9Gd0.1Se2. Physical Review B. 2020;102: 085149-7. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.085149
Arpino K. E., Wasser B. D., McQueen T. M. Superconducting dome and crossover to an insulating state in [Tl4]Tl1-xSnxTe3. APL Materials. 2015;3(4): 041507-8. https://doi.org/10.1063/1.4913392
Ruan J., Jian S-K., Zhang D., Yao H., Zhang H., Zhang S-C., Xing D. Ideal Weyl semimetals in the chalcopyrites CuTlSe2, AgTlTe2, AuTlTe2, and ZnPbAs2. Physical Review Letters. 2016;116: 226801-5. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.226801
Singh B., Sharma A., Lin H., Hasan M. Z., Prasad R., Bansil A. Topological electronic structure and Weyl semimetal in the TlBiSe2 class of semiconductors. Physical Review B. 2012;86: 115208-7. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.86.115208
Piasecki M., Brik M. G., Barchiy I. E., Ozga K., Kityk I. V., El-Naggar A. M., Albassam A. A., Malakhovskaya T. A., Lakshminarayana G. Band structure, electronic and optical features of Tl4SnX3 (X = S, Te) ternary compounds for optoelectronic applications. Journal of Alloys and Compounds. 2017;710: 600−607. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.03.280
Barchij I., Sabov M., El-Naggar A. M., AlZayed N. S., Albassam A. A., Fedorchuk A. O., Kityk I. V. Tl4SnS3, Tl4SnSe3 and Tl4SnTe3 crystals as novel IR induced optoelectronic materials. Journal of Materials Science: Materials in Electronic. 2016;27: 3901-5. https://doi.org/10.1007/s10854-015-4240-4
Shi H., Lin W., Kanatzidis M. G., Szeles C., Du M.-H. Impurity-induced deep centers in Tl6SI4. Journal of Applied Physics. 2017:121(14): 145102-5. https://doi.org/10.1063/1.4980174
Das S., Peters J. A., Lin W. W, Kostina S. S., Chen P., Kim J., Kanatzidis M. G., Wessels B. W. Charge transport and observation of persistent photoconductivity in Tl6SeI4 single crystals. Journal of Physical Chemistry Letters. 2017;8(7): 1538–1544. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.7b00336
Ding G., He J., Cheng Z., Wang X., Li S. Low lattice thermal conductivity and promising thermoelectric figure of merit of Zintl type TlInTe2. Journal of Materials Chemistry C. 2018;6: 13269–13274. https://doi.org/10.1039/C8TC03492C
Shi Y., Assoud A., Ponou S., Lidin S., Kleinke H. A. New material with a composite crystal structure causing ltralow thermal conductivity and outstanding thermoelectric properties: Tl2Ag12Te7+d. Journal of American Chemical Society. 2018;140(27): 8578–8585. https://doi.org/10.1021/jacs.8b04639
Han C., Sun Q., Li Z., Dou S. X. Thermoelectric enhancement of different kinds of metal chalcogenides. Advanced Energy Materials. 2016;6(15): 1600498-1-1600498-36. https://doi.org/10.1002/aenm.201600498
Heinke F., Eisenburger L., Schlegel R., Schwarzmüller S., Oeckler O. The influence of nanoscale heterostructures on the thermoelectric properties of Bi-substituted Tl5Te3. Zeitschrift für anorganische und
allgemeine Chemie. 2017;643: 447–454. https://doi.org/10.1002/zaac.201600449
Maier S., Lefèvre R., Lin X., Nunna R., Berthebaud D., Hèbert S., Mar A., Gascoin F. The solid solution series Tl(V1−xCrx)5Se8: crystal structure, magnetic and thermoelectric properties. Journal of Materials Chemistry C. 2015;3: 10509–10517. https://doi.org/10.1039/C5TC01766A
Guo Q., Kleinke H. Thermoelectric properties of hot-pressed (Ln = La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb) and Tl10-xLaxTe6 (0,90https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.01.025
Isaeva A., Schoenemann R., Doert T. Syntheses, Crystal structure and magnetic properties of Tl9RETe6 (RE = Ce, Sm, Gd). Crystals. 2020;10(4): 277-11. https://doi.org/10.3390/cryst10040277
Bangarigadu-Sanasy S., Sankar C. R., Dube P. A., Greedan J. E., Kleinke H. Magnetic properties of Tl9LnTe6, Ln = Ce, Pr, Tb and Sm. Journal of Alloys and Compounds. 2014;589: 389–392. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.11.229
Villars P, Prince A. Okamoto H. Handbook of ternary alloy phase diagrams (10 volume set). Materials Park, OH: ASM International; 1995. 15000 p.
Babanly M. B., Mashadiyeva L. F., Babanly D. M., Imamaliyeva S. Z., Taghiyev D. B., Yusibov Y. A. Some aspects of complex investigation of the phase equilibria and thermodynamic properties of the ternary chalcogenid systems by the EMF method. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2019;64(13): 1649–1671. https://doi.org/10.1134/S0036023619130035
Imamaliyeva S. Z. Phase diagrams in the development of thallium-REE tellurides with Tl5Te3 structure and ulticomponent phases based on them. Overview. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2018;20(3): 332–347. https://doi.org/10.17308/kcmf.2018.20/570 (In Russ., abstract in Eng.)
Imamaliyeva S. Z., Alakbarzade G. I., Mahmudova M. A., Amiraslanov I. R., Babanly M. B. Experimental study of the Tl4PbTe3–Tl9TbTe6–Tl9BiTe6 section of the Tl–Pb–Bi–Tb–Te system. Materials Research. 2018;21(4): e20180189-6. https://doi.org/10.1590/1980-5373-mr-2018-0189
Imamaliyeva S. Z. , Alakbarova G. I. , Babanly K. N., Amiraslanov I. R., Babanly M. B. Tl2Te–Tl9SbTe6–Tl9TbTe6 system. New Materials, Compounds and Applications. 2018;2(3): 221–230. Available at: http://jomardpublishing.com/UploadFiles/Files/journals/NMCA/V2N3/Imamaliyeva%20et%20al.pdf
Imamaliyeva S. Z., Gasanly T. M., Zlomanov V. P., Babanly M. B. Phase Equilibria in the Tl2Te–Tl5Te3–Tl9TbTe6 system. Inorganic Materials. 2017;53(4): 361–368. https://doi.org/10.1134/S0020168517040069
Imamaliyeva S. Z., Gasanly T. M., Zlomanov V. P, Babanly M. B. Phase equilibria in the Tl5Te3–Tl9BiTe6–Tl9TbTe6 system. Inorganic Materials. 2017;53(7): 685–689. https://doi.org/10.1134/S0020168517070093
Asadov M. M., Babanly M. B., Kuliev A. A. Phase equilibria in the system Tl–Te, Izvestiya Akademii Nauk SSSR. Neorganicheskie Materiali. 1977;13(8): 1407–1410. (In Russ.)
Cerny R., Joubert J., Filinchuk Y., Feutelais Y. Tl2Te and its relationship with Tl5Te3. Acta Crystallographica Section C. 2002;58(5): 163. https://doi.org/10.1107/s0108270102005085
Babanly M. B., Azizulla A., Kuliev A. A. System Tl2Te–Bi2Te3–Te. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 1985;30(9): 2356–2359. (In Russ.)
Pradel A., Tedenac J. C., Brun G., Maurin M. Mise au point dans le ternaireTl–Bi–Te. Existence de deux phases nonstoechiometriques de type TlBiTe2. Journal of Solid State Chemistry. 1982;5(1): 99–111. https://doi.org/10.1016/0022-4596(82)90296-1
Duczmal M. Structure, wlasciwosci magnetzcyne i pole krzstalicyne w potrojnzch chalkogenkach lantonowcow i talu TlLnX2 (X = S, Se lub Te). Monografie. Wroclaw: Politechniki Wroclawskiej; 2003. 67 p. (In Polish)
Doert T., Böttcher P. Crystal structure of bismuth nonathallium hexatelluride BiTl9Te6. Zeitschrift für Kristallographie. 1994;209: 95. https://doi.org/10.1524/zkri.1994.209.1.95
Imamaliyeva S. Z., Mekhdiyeva I. F., Gasymov V. A., Babanly M. B. Tl–Bi–Er–Te system in the composition region Tl2Te–Tl9BiTe6–Tl9ErTe6. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2019;64(7): 907–913. https://doi.org/10.1134/S0036023619070192
Alakbarzade G. I. Solid-phase equilibria in the TlBiТe2–TlTbTe2 system. Chemical Problems. 2019;4: 565–570. https://doi.org/10.32737/2221-8688-2019-4-565-570
Afinogenov Yu. P., Goncharov E. G., Semenova G. V., Zlomanov V. P. Fiziko-khimicheskii analiz mnogokomponentnykh sistem [Physicochemical analysis of multicomponent systems]. Moscow: MFTIB; 2006. 332 p. (In Russ.)
Copyright (c) 2021 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
