CC BY
23
KÍMYA PROBLEML9RÍ № 3 2014
281
UOT 546.811.86.22
GaTe-BÍ2Te3 SÍSTEMÍND9 FAZA TARAZLIGI
M.H.§ahbazov, S.Ç.Zeynalh, E.M.Mustafayeva
Azarbaycan Dövlat Pedaqoji Universiteti AZ 1QQQ Bah, Ü.Hadbayov kûç.34; e-mail: adpu@,azru. com
Fiziki-kimyavi analiz metodlan (DTA, MQA, RFA, elaca da mikrobarkliyin tayini) vasitasila GaTe-Bi2Te3 sistemi tadqiq edilmiç, müayyan olunmuçdur ki, sistem evtektiк-kvazibinardlr va evtektikamn tarkibi 65 mol % Bi2Te3, temperatura 550 0C-dir. Har iki ba§langw komponentlar asasmda mahdud hallolma sahalari müayyanla§dirilmi§dir. Sistemin Bi2Te3 asasmda olan bark mahlul arintilarinin termoelektrik xassalari tadqiq olunmuçdur. Açar sözfor: bark mahlul, evtektika, kvazibinar, likvidus, solidus.
Malumdur ki,
lUrVJ
AC
V3
BÏCÏ1
tipli birlaçmalar kristallokimyavi xüsusiyyat-larina göra bir-birindan kaskin farqlanirlar. Lakin onlarin bir-biri ila qar§iliqli tasiri böyük ahamiyyat kasb edir. GaTe 83 50 C ariyir va tabaqali strukturlu olub monoklin kristallik qafasa malikdir. Hamçinin onun heksaqonal modifikasiyasi, qafas sabitlari: a = 4.06 A0 ; c = 16.96 A0; Z = 4 eV, faza qrupu P63/mmc müayyan edilmi§dir. Bu modifikasiya metastabildir va ancaq qeyri-tarazliq §araitinda amala galir. Sixligi 5.44-5.9 q/sm3 arasinda dayiçir. GaTe çox yüksak termo.-e.h.q.-na: 450 - 1000 mkv/dar malikdir. GaTe monokristalinin xüsusi elektromüqavimati 4-102 om-sm; Eg isa 1.67 eV-dur [1].
Bi2Te3 birlaçmasi mürakkab zonali
quruluça malik olmaqla, defekt struktura malik yarimkeçirici olub, a§agi temperatur intervalinda enerji çeviricilari kimi termo elementlarin, termosoyuducularin va termo-generatorlarin hazirlanmasinda geni§ tatbiq olunur.
Stexiometrik tarkibli Bi2Te3 585 0C açiq maksimumla ariyir va likvidus ayrisinda maksimuma uygun olmayaraq, Bi-un 0.065 at % artdigi tarafa yerini dayiçir. Bi 2Te3 heksaqonal sinqoniyada kristallaçir, qafas sabitlari: a=4.3835 A0; c=30.48A0; sixligi 7.858 q/sm3; mikrobarkliyi 94 kQ/mm2. Qadagan olunmu§ zolagin eni 0.29 eV, termo-e.h.q.-si n-Bi2Te3 ^ün 150-167 mkv/dar, istilikkeçirmasi 14.5-10-3 vt/sm-dar, yükda§iyicilarin qatiligi isa 2.5-1019sm-3-dir[2,3]. ШШ
T9CRÜBÍ Hisse
GaTe-Bi2Te3 sisteminin arintilari havasi 0.133 Pa tazyiqa qadar çixarilmiç kvars ampulada eyni zonali sobada elementlardan birbaça sintez olunmuçdur. Sistemin baçlangic liqaturlari GaTe va Bi2Te3 : qallium xüsusi tamiz - 99.9998, bismut B-3, tamiz tellurdan (B-3 markali) istifada edilmi§dir. GaTe-Bi2Te3 sistemini tadqiq etmak ^ün müxtalif tarkibli arintilar sintez olunmuçdur. Alinmiç arintilar termiki emal edilmi§dir. Sistemin homogenla§dirilmi§ arintilari fiziki-kimyavi analizin kompleks metodlarinin kömayi ila tadqiq edilmi§dir. Differensial-termiki analiz NTR-73 markali alçaq tezlikli termoqrafda aparilmiçdir. örintilarin qizma
sürati 10 dar/daq olmu§ va etalon olaraq Al 2O3 götürülmü§dür. Mikroquruluç analizi MiM-8 mikroskopunda aparilmiç va arintilarda faza sarhaddini tayin etmak ^ün a§ilayici olaraq HNO3:CH3COOH =1:1 qariçigindan istifada olunmuçdur. GaTe-la zangin olan arintilar tutqun boz, Bi2Te3 - ün artmasi ila parlaq içiqli olur. örintila-rin rentgenfaza analizi DRON - 3 rentgen difraktometrinda, CuKa- §üalanmasindan va Ni-süzgacindan istifada olunmaqla ôlçûlmûç-dür. Mikrobarklik PMT-3 metalloqrafik cihazda aparilmiçdir. Xüsusi çaki piknometrik üsulla, doldurucu toluol olmaqla ôlçûlmûçdûr.
282
GaTe-Bi2Te3 SÍSTEMÍND9 FAZA TARAZLIGI
N0TÍC0L9R V0 ONLARIN MÜZAKÍR0SÍ
GaTe-BÍ2Te3 sisteminda alinmi§ müxtalif tarkibli arintilar havaya, suya va üzvi halledicilara qar§i davamlidir. Mineral tur§ular (HCl, H2SO4, HNO3) va qalavilar (NaOH, KOH) onlari par9alayir.
örintilarin qizma va soyuma ayrilarinda iki effektin alinmasi, sistemin likvidus va solidusunu xarakteriza edir. Mikrostruktur tadqiqat Bi2Te3-ün 10-50 mol % qatiliginda arintilarin iki fazali: a§agida parlaq i§iqli Bi2Te3, yuxarida tutqun boz GaTe uygundur. Sistemda evtektika bismut tellurida taraf yerini dayi§ir. Qrafiki metodla (Tamman ü9bucaginin
qurulmasi) evtektikanin tarkibinin 65 mol% Bi2Te3 müayyanla§dirilmi§dir. Mikrobarkliyin öl9ülmasila iki kamiyyat: tutqun boz faza (GaTe) 65-75 kQ/mm2 va parlaq i§iqli faza (Bi2Te3) 95-106 kQ/mm2 alinmi§dir. Bi2Te3-da mikrobarkliyin qiymatinin tarkibdan asili olaraq 95 kQ/mm2 - 106 kQ/mm2 artmasi, onda GaTe-un hall olmasini, bark mahlulun alinmasini göstarir. Bunu rentgenfaza analizi da tasdiq edir. Bu tadqiqatlarin naticasinda GaTe-Bi2Te3 sisteminin hal diaqrami va hal diaqraminin Bi2Te3 tarafdan hissasi qurulmu§dur (§akil 1).
GaTe - Bi2Te3 sisteminin hal diaqrami kvazibinar, evtektik tipli, mahdud hallolma sahasina (Bi2Te3 asasinda 3 mol % GaTe qadar) malikdir. Sisteminda Bi2Te3 tarafdan ki9ik faizlarda (0.2; 0.4; 0.6; 0.8; 1.0; 1.5 va 2.0 mol% GaTe) arintilari ayrica sintez olunmu§ va termoelektrik xassabri, arintilar xüsusi handasi formaya (D = 4-6 mm, * = 810 mm) salinaraq öl9ülmü§dür. örintilarin termo.-e.h.q.-sinin, istilikke9irmasi va elektrikke9irmasinin otaq temperaturunda
tarkibdan asili olaraq dayi§masi §akil 2-da verilmi§dir. Sistemda bismutun qalliumla qisman avazlanmasi istilikke9irmanin qiymatinin Bi2Te3-da 4.2-10-4 vt/sm-dar va 380 om-1 - sm-1 oldugu halda, 2 mol % GaTe olan arintida 2.8-10-4 vt/sm-dar va 185 om-1-sm-1 qadar azalir. Termo.-e.h.q.-si tarkibdan asili olaraq artir: Bi 2Te3 - da ~ 150 mkv/dar oldugu halda, 2 mol % GaTe olan nümunada artaraq ~ 225 mkv/dar olur.
M.H.§AHBAZOV уэ b.
283
эе,ю
-3
ъо
3,0
2,5
V
а>
эе
г Тс3
0,5 7,0 7,5
мол "Л &a 7c
2,0
Oí, ZSO
200
150
Bc7Te
Z 3
3
6 ос J
\ п
0,5"
1,0 1.5
мол % ffa. 7Ъ
¿rOO
300
200
2,0
$&kil 2. В¿2 Ге, — &aTesistemin aríntilerínin istilikkegirmasinin (a), elektrikkeqirmesinin va termo-e. h,q.-nin (b) tarkibdan asilihgi
Bi2Te3-ün ozü kimi onun asasinda olan arintilarda p-tip ke9iriciliya malikdirlar. Bi2Te3 -ün GaTe-la qisman avazlanmasi zamani arintilarin termo. - e.h.q. -nin temperatur asililigi (ól9ma otaq
temperaturundan 620 K qadar aparilmi§dir) gostarir ki, 350 - 400 K avvalca azalir, temperaturun artmasi ila sonradan artir. Bu anomaliya istilik- ke9irmanin temperatur asililiginda da ózünü góstarir. Bela ki,
arintilarin istilik-ke9irmalari 500 K qadar artaraq maksimuma 9atir, sonra temperaturun artmasi ila kaskin azalmaga dogru gedir. Termo.-e.h.q.-da elektrik ke9irmada va istilikke9irmada 350-450 K-da ki bu anomaliya Bi2Te3 -ün tarkibinin stexio-metriyadan kanara 9ixmasi ila izah olunur. [4].
ЭDЭBiYYAT
1. Медведева З.С. Халькогениды элемен- // Медведева З.С. Khалкоgенидi елементов III Б тов III Б подгруппы периодической подгрупп периодиchеской системi. М.: Наука. системы. М.: Наука. 1968. 315 с. 1968.315с.
284
GaTe-Bi2Te3 SiSTEMiNDa FAZA TARAZLIGI
2. Гольцман Б.М. и др. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Б12Тез. М.: Наука. 1972. 334 с.
// Gолsман Б.М. и др. Полупроводников1е термоелектриеЬеские материалы на основе БЬТе3. М.: Наука. 1972. 334 с.
3. Исмаилов Ф.И., Алиев Ф.Г., Шахбазов М.Г. Влияние содержания элемента Ег на физико-химические свойства твердых растворов (В 28Ь58е3Те6) п-типа. Х Меж-
дународное Курнаковское совещание по физико-химическому анализу. Самара. 2013. 342 с.
// Исмаилов Ф.И., Алиев Ф^., Shаhбазов M.G. Влиуание содержаниуа елемента Ег на физико-khимиchеские свойства твердikh растворов (Bi2Sb5Se3Te6) n-типа. Х Международное Курнаковское совеsщание по физико-^имиЛескому анализу. Самара. 2013. 342 с. 4. Offergeld G., Van Cakenberghe J. // J.Phys. Chem. 1959.11.310.
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ GaTe-Bi2Te3
М.Г.Шахбазов, С.Ш.Зейналлы, Э.М.Мустафаева
Физико-химическими методами анализа исследована система GaTe-Bi2Te3. Установлено, что система является квазибинарной эвтектического типа. Состав эвтектики 65 мол % Bi2Te3, температура 550 0C. На основе исходных компонентов выявлены области ограниченной растворимости. Исследованы термоэлектрические свойства сплавов на основе Bi2Te3.
Ключевые слова: твердые растворы, эвтектика, квазибинарный, ликвидус, солидус.
PHASE EQUILIBRIUMS IN GaTe-Bi2Te3 SYSTEM
M.G.Shahbazov, S.Sh.Zeynally, E.M.Mustafayeva
The use of physical-chemical methods of analysis made it possible to examine GaTe-Bi2Te3 system. It found that the system is quasi-binary of eutectic type. Composition of eutectics is 65 mol% Bi2Te3, temperature 550 0C. Areas of restricted solubility have been identified on the basis of source data. Thermoelectric properties of alloys on Bi2Te3 basis analysed.
Keywords: solid solutions, eutectics, quasi-binary, liquidus, solidus.
Redaksiyaya daxil olub 01.06.2014.
