ФАЗООБРАЗОВАНИЕ В ТРОЙНОЙ СИСТЕМЕ Pr-Bi-Te по разрезам Pr2Te3-Bi2Te3 и Bi2Te3-PrTe Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК:546.123.3

ФАЗООБРАЗОВАНИЕ В ТРОЙНОЙ СИСТЕМЕ Рг-ВьТе по разрезам Рг2Тез-

В12Те3 и Б12Те3-РгТе

МАМЕДОВА САБА ГУСЕЙНХАН

к.х.н., Бакинский Государственный Университет, Баку, Азербайджан

САДЫГОВ ФУАД МИКАИЛ

д.х.н.,проф., Бакинский Государственный Университет, Баку, Азербайджан

ИСМАИЛОВ ЗАКИР ИСЛАМ

к.т.н., Бакинский Государственный Университет Баку, Азербайджан.

Аннотация: Методами физико-химического анализа изучено фазообразование в тройной системе Рг-Ы-Тв по разрезам В12Твз-РгТв, В12Тв3-Рг2Тв3, . Установлено, что оба разреза являются квазибинарными сечениями тройной системы Рг-В1-Тв. В системе В12Тв3-Рг2Тв3 обнаружен новая тройная фаза составом РгВ1Тв3. Также обнаружены области твердых растворов ~3-5 мол% при 300К.

Ключевые слова: система, квазибинарные, эвтектика, тройное соединение, твердый раствор

Введение.

Изучение химического взаимодействия в системе Ln-Bi-Te (Ln-La,Ce, Sm,Tm,Er, представляет интерес в связи с применением редкоземельных элементов при коммутации термоэлементов на основе Bi2Te3 [1-3].

Для Bi2Te3 характерна малая ширина запрещенной зоны (0,15-0,3 эВ), сравнительно больше термо-э.д.с. (до 2,4 мкВ/К) и электропроводность (до 15-104 Ом/см) и небольшая теплопроводность (1,9 Вт/См-к). Эти свойства могут быть использованы для применения твердых растворов на основе Bi2Te3 в термоэлектрическим преобразователям энергии.

Теллуриды RЗМ тоже являются полупроводником [ 4,5].

Известно, что Bi2Te3 кристаллизуется в ромбоэдрических сингониях тетрадимитового типа. Имеет слоистую структуру. Из-за слабой силы Ван-Дер-Ваальса между слоями Bi2Te3 и образцы твердого раствора на его основе имеют низкую термомеханическую прочность и ограниченные эксплуатационные характеристики. Их механическую прочность и термоэлектрические параметры можно улучшить, добавив к ним РЗЭ. Поэтому, изучение тройной системы Рг^ьТе является актуальным.

Методика эксперимента

Сплавы системы Pr-Bi-Te синтезировали ампульным методом в одно температурной вертикальной печи при 900-1450 к ( в зависимости от состава из элементов: Bi-марки B-4, Pr-металлический Прт-0, Те марки Те-А2 в течение месяца после синтеза сплавы системы. Образцы с содержанием, теллурида прозедиума 60 мол% и выше получали в виде спека. Их повторно измельчали и превращали в порошок, который затем прессовали высоким

давлением при р = ~~~ в виде таблеток. Сплавы с содержанием ниже 60 мол% компактные,

темно-серого цвета с металлическим блеском. Для получения равновесного состояния сплавы подвергали гомогенизирующему отжигу в вакуумированных кварцевых ампулах при температуре 50-70 К ниже Солидуса в течение 750 ч.

Исследование проводили методами дифференциально-термического (ДТА), высокотемпературного дифференциально-термического (ВДТА), рентгенографического (РФА), микроструктурного (МСА) анализов и измерением микротвердости. При

исследовании микроструктуры сплавов использовали травитель состава 0,1-K2Cr2O7-H2SO4+

Термический анализ проводили на пирометре марки НТР-73 и Термскоп-2. Точность ±5.0 (использовали Pt-Pt/Rh термопары).

Высокотемпературный термический анализ (ДТА) проводили на пирометре марки ВТА-987 (с использованием W-W/Re термопар). Рентгенофазовый анализ сплавов проводили на дифрактометре марки D2 Phaser и Bruker D8 с (CuK а-излучение).

Сплавы микроструктурный анализ (МСА) проводили на микроскопе марки МИМ-7.

Измерение микротвердости сплавов измеряли на приборе марки ПМТ-3 при нагрузке 10,20 г. Учитывая результаты ДТА, ВДТА, МСА. РФА, измерения микротвердости сплавов строили диаграммы состояния разрезы тройной системы Pr-Bi-Te 1) Bi2Te3-PrTe, 2) Bi2Te3-

Установлено, что эти разрезы являются квазибинарными и относятся к эвтектическому типу. В разрезе Bi2Te3-PrTe (рис.1) новое тройное соединение не образуется. Диаграмма состояния простому эвтектическому типу. Эвтектика кристаллизуется при температуре 800К и концентрации 20 мол % РгТе. В системе образуется твердый раствор на основе РгТе границы которого составляют 3 мол% РгТе при комнатной температере.

В разрезе Bi2Te3-Pr2Te3(рис.2) образуется тройные инконгруэнтно-плавящиеся соединения состава PrBiTe3 при соотношении компонентов 1:1. Координаты эвтектики составляют 30 мол % Pr2Te3 и 800К. Также в системе обнаружены область растворимости на основе Pr2Te3 около 5 мол % при 300К.

H2O (1:1)

Pr2Te3,

T, K 2000

1800

1200

1600

1400

1000

600

800

400

Bi2Te3

20

40

60

80

PrTe

mol, %

Рис.1. Диаграммы состояния системы Bi2Te3-PrTe.

mol, %

Рис.2. Диаграммы состояния системы Рг2Тез-Б12Тез СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. J. Yang, F. Wu, Z. Zhu, L. Yao, H. Song, X. Hu, Thermoelectrical properties of lutetium-doped Bi2Te3 bulk samples prepared from flower-like nanopowders, J. Alloys Compd. 619 (2015) 401-405.

2. Singh N. and Schwingenschlogl U. LaBiTe3 : An unusual thermoelectric material // Phys. Status RRI, 2014, v.8, N9, p. 805-808.

3. Lin. J. and Vanderbilt D.Weyl semimetals from noneentrosymmetric topological insulators (LaBiTe3, LuBiTe3, LaSbTe3 and LuSbTe3) \\Phys. Reo. B., 2014, P.155-316.

4. Zhen Li , Chen Si^, Jian Zhou*^, Huibin Xu^, and Zhimei Sun. Yttrium-Doped Sb2Te3: A Promising Material for Phase-Change Memory ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 39, 2612626134

5. Maxim Yaprintseva , Alexei Vasil'eva , Oleg Ivanova Thermoelectric properties of the textured Bi1.9Gd0.1Te3 compounds sparkplasma-sintered at various temperatures // Journal of the European Ceramic Society, 2020, v.40, p.742-750