CC BY
20
100
AZ9RBAYCAN KIMYA JURNALI № 1 2012
UOT546. 682'22 + 682'863'22'23
InTe-CaIn2Te4 SlSTEMlND3 FAZA TARAZLIGI
N.l.Yaqubov
Baki Dövldt Universiteti
nagiyagubov@rambler. ru
Поступила в редакцию 08.10.2012
Fiziki-kimyavi analiz metodlan (diferensial-termiki, rentqenfaza, mikroqurulu§, elaca da sixligin va mikrobarkliyin ölgülmasi) vasitasila InTe-CaIn2Te4 sisteminda faza tarazligi tadqiq edilmi§ va onun T-x diaqrami qurulmu§dur. Müayyan edilmi§dir ki, InTe-CaIn2Te4 kasiyi In-Sb-Te üglü sisteminin kvazibinar kasiyi olub, sada evtektik tiplidir. Sistemda amala galan evtektikanin koordinati 45 mol % CaIn2Te4 va 4400C-dir. InTe-CaIn2Te4 sisteminda ilkin komponentlar asasinda birfazali sahalar a§kar edilmi§dir. Bu sistemda InTe asasinda otaq temperaturunda 5 mol % CaIn2Te4 hall olur, CaIn2Te4 birla§masi asasinda bark mahlul sahasi 10 mol % InTe ta§kil edir.
Agar sözlzr: kvazibinar, evtektika, qeyri-kvazibinar, inkonqruent, üglü sistem.
Kalsium yarimqrupu elementlari olduqca kimyavi aktiv maddalardir. Onlar xalkogenidlar ila aktiv suratda reaksiyaya girirlar va reaksiya zamani yüksak enerji ayrilir. Ona göra da onlarin sintezi müxtalif üsullarla hayata kegirilir. Malumdur ki, kalsium elementi va onlarin xalkogenidli birla§malari aktivator kimi müxtalif maddalara alava edilirlar. Onlarin xalkogenidlari va onlar asasinda alinmi§ üglü va dördlü fazalar va bark mahlullar fotohassas, lüminessent xassali yarimkegirici materiallar kimi elektron sanayesinin müxtalif sahalarinda geni§ tatbiq olunurlar [1-4]. indiumun sulfidli va selenidli birla§malari da öz növbasinda fotohassas materiallar oldugu halda, onun telluridli birla§malari termoelektrik materiallar kimi, enerji gevrilmalarinda istifada olunurlar [5, 6].
Bu nöqteyi-nazardan gözlamak olardi ki, indium va kalsium xalkogenidlari arasinda kimyavi qar§iliqli tasir zamani alinan yeni mürakkab tarkibli fazalar va bark mahlullar da kompleks xassalara malik yarimkegirici materiallar ola bilarlar.
Biz Ca-In-X (X=S, Se, Te) tipli üglü sistemlarda bir sira kasiklari tadqiq etmi§ik [7-10 ]. Hazirki tadqiqat i§inin asas maqsadi InTe-CaIn2Te4 sisteminda faza tarazligini tadqiq etmakdan va sistemda kimyavi qar§iliqli tasir zamani amala galacak yeni fazalari va bark mahlul sahalarini müayyan etmakdan ibaratdir.
InTe birla§masi 6960C-da konqruent ariyir va tetraqonal qafas tipinda kristalla§ir, qafas
parametrlari: a=8.437, c=7.139 Ä; Z=8, faza qrupu 14/mmc-D^8 , sixligi p=6.29 q/sm3-dir [11]. CaIn2Te4
birla§masi 8500C temperaturda konqruent ariyir va tetraqonal sinqoniyada kristalla§ir, qafas parametrlari: a=8.24, c=7.14 Ä; Z=2, faza qrupu 14/mcm, sixligi p=5.12 q/sm3 [12].
TecRüBi HiSSe
InTe-CaIn2Te4 sisteminin arintilari InTe va CaIn2Te4 komponentlarindan 0.133 MPa tazyiqina qadar havasi sorulmu? kvars ampulada 800-10000C temperatur intervalinda birga aridilmakla sintez edilmi§dir. Sintez zamani: In-000 indiumdan, 99.98 markali kalsiumdan va 99.9998 tamizlikli tellurdan istifada edilmi§dir. Sintez olunmu§ arintilar homogenla§dirilmak ügün 4300C-da 350 saat müddatinda termiki emal edilmi§dir.
Daha sonra InTe-CaIn2Te4 sisteminin arintilari fiziki-kimyavi analiz metodlari - diferensial-termiki (DTA), rentqenfaza (RFA), mikroqurulu§ (MQA), hamginin sixligin va mikrobarkliyin ölgülmasi vasitasila tadqiq edilmi§dir.
Nümunalarin DTA algaqtezlikli NTR-73 markali pirometrda aparilmi§dir. Termocüt olaraq xromel-alümeldan istifada edilmi§dir. Nümunalarin qizma sürati 100C/daq olmu§dur.
erintilarin rentgenoqrafik analizi DRON-3 markali rentgendifraktometrinda aparilmi§dir. Bu zaman Cu^a §üalanmadan va Ni süzgacdan istifada edilmi§dir.
MQA MiM-8 markali mikroskopda hayata kegirilmi§dir. Faza sarhadlarini müayyan etmak ügün aydinla§dirici olaraq 1 N K2Cr2O7 + HF = 2:1 mahlulu götürülmü§dür. Mikrobarklik PMT-3 markali metalloqrafik mikroskopda ölgülmü§dür. Nümunalarin xüsusi gakilari piknometrik üsulla tayin edilmi§dir, doldurucu mahlul kimi toluol götürülmü§dür.
InTE-CaIn2Te4 SÍSTEMÍNDe FAZA TARAZLIGI 101
N9TIC9L9R Ve ONLARIN MÜZAKIReSI
InTe-CaIn2Te4 sisteminda kimyavi qar§iliqli tasirin xarakterini oyranmak maqsadi ila bir sira tarkibli arintilarin sintezi aparilmi§dir. Sintez §araiti ilkin komponentlarin arima temperaturlarin asasan müayyan edilmi§dir. erintilarin sintezi 700-9000C temperatur intervalinda aparilmi§ va sobanin son-dürülmasi temperatur 3000C-a satdirildiqdan sonra §abakadan ayrilmaqla hayata ke?irilmi§dir. Nümunalar homogenla§dirilmak ü?ün 4000C-da 280 saat müddatinda termiki emal edilmi§dir.
erintilarin müxtalif mühitlara qar§i münasibati oyranilmi§dir. Malum olmu§dur ki, InTe-CaIn2Te4 sisteminin arintilar havaya, suya va üzvi halledicilara qar§i davamlidirlar. Onlar yalniz qüvvatli tur§ularda (HCl, HNO3) yax§i hall olurlar.
Homogenla§dirilmi§ nümunalar fiziki-kimyavi analiz metodlari vasitasi ila tadqiq edilmi§ va a§agidaki naticalar alinmi§dir.
Sistemin arintilarinin diferensial-termiki analizin naticasinda müayyan edilmi§dir ki, onlarin termoqramlarinda iki endotermik effektlar mü§ahida edilir. Onlardan biri likvidusa, digar isa solidusa aiddir. Sistemda 20-80 mol % qatiliq intervalinda arintilarin termoqramlarinda 4000C olan izotermik effektlar vardir ki, onlar da evtektika temperaturuna müvafiq galir. Termoqramlarda iki effektin olmasi sistemda o qadar da mürakkab qar§iliqli tasirin olmadigini gostarir.
InTe-CaIn2Te4 sisteminin arintilarinin mikroqurulu§ analizi gostarir ki, sistemin ilkin kompo-nentlari atrafinda birfazali sahalar movcuddur. Araliq sahada olan arintilar isa ikifazalidir. InTe asasinda bark mahlul sahasini daqiqla§dirmak üfün 3, 5, va 7 mol % CaIn2Te4 tarkibli arintilar sintez edilmi§ va onlar homogenla§dirilmak üfün 200 va 4000C-da 140 saat saxlanilmaqla, buzlu suda birba§a soyudulmu§-dur. Mikroqurulu? analizi naticasinda müayyan edilmi§dir ki, InTe asasinda otaq temperaturunda 5 mol % CaIn2Te4, evtektika temperaturunda (4400C) ~15 mol % CaIn2Te4 hall olur. Eyni qayda ila CaIn2Te4 asasinda da bark mahlul sahasi daqiqla§dirilmi§dir. CaIn2Te4 birla§masi asasinda otaq temperaturunda 10 mol % InTe hall olur.
Diferensial-termiki va mikroqurulu§ analizlarinin naticalarini tasdiq etmak maqsadila sistemin arintilarinin rentgenfaza analizi aparilmi§dir. Sistemin 30 va 70 mol % CaIn2Te4 tarkibli arintilari rentge-noqrafik analiz edilmi§, onlarin difraksiya xatlarinin intensivliklari va müstavilararasi masafalari hesab-lanmaqla §trixdiaqramlari qurulmu§dur (§akil 1).
- 4
1 ll 1 ,11 1 1
1 ihi
I
100
50
ll I lll ll lili
I lli. II N.
7 6 5 4
2
d, A
§akil 1. InTe-CaIn2Te4 sisteminin arintilarinin §trixdiaqramlari: 1 - InTe, 2 - 30, 3 - 70 mol % CaIn2Te4, 4 -CaIn2Te4.
3
2
1
3
Naticalar ilkin komponentlarin difraktoqramlari ila müqayisa edilmi§ va müayyan edilmi§dir ki, qeyd edilan arintilarin rentgenoqramlari ilkin komponentlarin difraksiya xatlarinin qari§igindan ibaratdir. Bu onu sübut edir ki, sistem kvazibinardir. Belalikla, rentgenfaza analizinin naticalari diferensial-termiki va mikroqurulu§ analizlarinin naticalarini tasdiq edir. Aparilan fiziki-kimyavi tadqiqatlarin naticalarina asasan InTe-CaIn2Te4 sisteminin hal diaqrami qurulmu§dur (§akil 2). InTe-CaIn2Te4 sistemi kvazibinar
102
N.i.YAQUBOV
olub, sadэ evtektik tipHdir. Sistemin likvidusu InTe эsasmda а1тт1§ a-bэrk mэhlulun vэ CaIn2Te4 ЫгЬ^тээ! эsasmda а1тт1§ Р-ЬЭЛ mэh1u1un Икт krista11a§ma эyrilэrindэn ibarэtdir. InTe vэ CaIn2Te4 ЬМЭ^Э^ШП birgэ krista11a§masl iki1i evtektikada Ьа§а ^ЙГ, tэrkibi 45 mol % CaIn2Te4 vэ эrimэsi isэ 4400C-dir.
t, 0е
ые
20
40
Мо1 %
60
Са1п2Те4
Evtektikaшn tэrkibi Таттап и^Ьиса^тт quru1masl уо1и i1э dэqiq1э§diri1mi§dir. 0-5 то1 % Са1п2Те4 qatl1lq interva1mda a-fazadan ibarэt birfaza1l sahэ mбvcuddur. 5-90 то1 % Са1п2Те4 ^сг-va1mda so1idus xэttindэn a§aglda (а+P)-dan ibarэt ikifaza1l эrinti1эr krista11a§lr1ar. 90-100 то1 % CaIn2Te4 qatl1lq interva1mda isэ P-fazadan ibarэt birfaza1l sahэ mбvcuddur. InTe-CaIn2Te4 sisteminin bэzi fiziki-kimyэvi xassэ1эri cэdvэ1dэ уе1"йт^к.
InTe-CaIn2Te4 sisteminin эппШэптп tэrkibi, termiki effekt1эri, slx1lq1anшn уэ mikrobэrk1ik1эrinin б1ди1тэ nэticэ1эri
тэгыь, то1 % Те1тЫ qlzma Faza1arm mikrobэrk1ik1эri, MPa
ейекНэп, Slx1lq, I II
InTe CaIn2Te4 ^ q/sm3 (а) ( в)
Р=0.15 N Р=0.20 N
100 0.0 696 6.29 960 -
97 3.0 695 1000
95 5.0 560, 695 6.25 1100 -
90 10 475, 690 6.18 1100 -
80 20 440, 675 6.05 1090 -
70 30 440, 640 5.93 1090 -
60 40 440, 580 5.81 - -
55 45 440 5.78 evtek. evtek.
50 50 440, 525 5.72 - -
40 60 440, 600 5.58 - 1980
30 70 440, 660 5.46 - 1990
20 80 440, 730 5.32 - 2000
10 90 480, 800 5.21 - 1990
5.0 95 550, 830 5.18 - 1970
0.0 100 850 5.12 - 1900
Cэdvэ1dэn gбrйndйyй kimi, sistemdэ mikrobэrk1iyin iki fэrq1i qiymэti a1lnml§dlr. Mikrobэrk1iyin (960-1150) MPa qiymэti InTe эsaslnda a1lnml§ а-ЬэЛ mэh1u1un mikrobэrk1iyinin qiymэtinэ, (19002000) MPa qiymэti isэ CaIn2Te4 bir1э§mэsi эsaslnda a1lnml§ Р-ЬЭЛ mэh1u1un mikrobэrk1iyinin qiymэtinэ uygundur. Sistemdэ bэrk mэh1u1 sahэsindэ o1an эrinti1эrin mikrobэrk1ik1эri ikinci komponentin э1avэ
InTE-CaIn2Te4 SiSTEMIND9 FAZA TARAZLIGI
103
edilmasi ila qanunauygun olaraq artir ki, bu da bark mahlul haqqindaki adabiyyat malumatlan ila yax§i uzla§ir.
Belalikla, InTe-CaIn2Te4 sisteminin hal diaqrami qurulmu? va muayyan edilmi§dir ki, sistem kvazibinar olub, sada evtektik tiplidir. Sistemda ilkin komponentlar asasinda mahdud sahada hallolma a§kar edilmi§dir. InTe asasinda otaq temperaturunda 5 mol% CaIn2Te4 hall olur, CaIn2Te4 asasinda isa hallolma 10 mol % InTe ta§kil edir. Sistemda amala galan ikili evtektikanin tarkibi 45 mol % CaIn2Te4 va arimasi isa 4400C-dir.
eDeBiYYAT SiYAHISI
1. Марковский Л.Я. Люминофоры. М.-Л.: Химия, 1966. 258 с.
2. А.с. 14642113. СССР. 1989.
3. А.с. 425062/31-25. 1988.
4. Боледзук В.Б., Ковалюк З.Д., Пурлуа М. Н. // Неорган. материалы. 2009. Т. 45. № 11. С. 1222.
5. Коломиец Б.Т., Рывкин С.М. // Журн. теорет. физики. 1974. Т. № 19. С. 2041.
6. Петрусевич В.А., Сергеева В.М. // Физика тв. тела. 1960. № 2. С. 2858.
7. Musayeva R.L. eliyev i.i., Yaqubov N.I., Sadiqov F.M. // Umummilli lider Heydar eliyevin anadan olmasinin 87-ci il donumuna hasr olunmu§ doktorant, magistr va ganc tadqiqatfilarin respublika elmi konfransinin materiallari. Baki. BDU. 2010. S. 12.
8. Алиев И.И., Мусаева Р.Л., Ягубов Н.И. // Журн. неорган. химии. 2009. T. 54. № 8. C. 1398.
9. Алиев И.И., Мусаева Р.Л., Ягубов Н.И. // Азерб. хим. журн. 2009. № 1. С. 60.
10. eliyev i.i., Musayeva R.L., Yaqubov N.i., §ahbazov M.H. // Азерб. хим. журн. 2009. № 1. S. 328.
11. Физико-химические свойства полупроводниковых веществ. Справочник. М.: Наука, 1979. 399 с.
12. Ягубов Н.И. Дисс. ... канд. хим. наук. Баку.: ИНФХ АН Азерб. ССР, 1990. 189 с.
ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ В СИСТЕМЕ InTe-CaIn2Te4 Н.И.Ягубов
Методами физико-химического анализа (ДТА, РФА, МСА, а также измерением микротвердости и определением плотности) исследованы фазовые равновесия в системе InTe-CaIn2Te4 и построена ее 7-х-диаграмма состояния. Установлено, что разрез является квазибинарным сечением тройной системы Са-In-Te. Диаграмма состояния системы - эвтектического типа, координаты эвтектической точки: 45 мол. % CaIn2Te4 и 4400С. В системе при комнатной температуре растворимость на основе InTe доходит до 5 мол. % CaIn2Te4, а на основе CaIn2Te4 - 10 мол. % InTe.
Ключевые слова: квазибинарный, евтектика, неквазибинарный, инконгруэнтный, тройная система.
PHASE EQUILIBRIA IN THE InTe-CaIn2Te4 SYSTEM N.I.Yagubov
Phase equilibria in the InTe-aIn2Te4 system were investigated using DTA, X-ray phase, as well measurement of microhardness and microstructural analyses and its T-x diagram state has been plotted. It has been established that the out is a quasibinary section of the ternary system Ca-In-Te. It has been established that the state diagram of the system is of eutectic type, coordinates of the eutectic point are 45 mol. % CaI n2Te4 and 4400C. At room temperature the solubility of InTe based solutions reaches 5 mol.%, while that of CaIn2Te4 based solutions is extended to 10 mol % InTe.
Keywords: quasibihary, eutectic, non-quasibinary, inkongruently, ternary system.
