Электрофизические свойства твердых растворов
Термоэлектрические свойства полупроводников селенидов висмута и лантаноидов. Исследование комплексных физико-химических и электрофизических свойств данных твердых растворов, полученных при взаимодействии этих селенидов в широком интервале температур.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.03.2018 |
| Размер файла | 102,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Электрофизические свойства твердых растворов [Bi2Se3]1-x[(Nd2Se3)0.5(Nd3Se4)0.5]x
Садыгов Фуад Микаил оглу,
Ильяслы Теймур Маммед оглу,
Aбилов Чингиз Ильдрым оглу,
Исмаилов Закир Ислам оглу,
Ганбарова Гюнель Тапдыг кызы,
Известно, что селениды висмута и лантаноидов - полупроводники с интересными термоэлектрическими свойствами. Исследуя комплексные физико-химические и электрофизические свойства твердых растворов, полученных при взаимодействии этих селенидов, можно определить возможность применения их в приборах малой энергетики.
Соединения типа Ln2Se3 и Ln3Se4 изоструктуры (тип Th3P4) они образуют непрерывные твердые растворы [1]. По своим физическим свойствам эти соединения сильно различаются. Сесквиселениды лантаноидов - полупроводники с электронным типом проводимости. В зависимости от редкоземельного элемента ширина запрещенной зоны в них изменяется от 0, 43 до 1, 22 эВ.
Соединения Ln3Se4 проявляют металлические свойства. Твердые растворы Ln2Se3 с Ln3Se4, взятые в соотношении 1:1, обладают высокими термоэлектрическими параметрами. Bi2Se3 - полупроводник с малой шириной запрещенной зоны (0, 35 эВ), коэффициент термо-э.д.с. (-100 мкв/град) низкой решеткой теплопроводности (0, 025 вт/см.град.) и электропроводностью (2000 ом-1*см-1). Учитывая сказанное, можно ожидать, что твердые растворы Nd2, 5Se3, 5 заметно улучшат термоэлектрические свойства сесквиселенида висмута. Влияние Nd 2Se3 и Nd 3Se4 (каждого в отдельности) на физические свойства Bi2Se3 ранее изучено подробно в [4, 5].
Цель настоящей работы - исследование диаграмм состояния систем Bi2Se3-Nd2, 5Se3, 5 вблизи Bi2Se3, физических свойства твердых растворов на основе Bi2Se3.
Результаты и их обсуждения
Часть диаграмм состояния систем Bi2Se3-Nd2, 5Se3, 5 изучали комплексными методами физико-химического анализа. Сплавы синтезировали в однотемпературной вертикальной печи при 1100К. Согласно результатам предварительного ДТА, образцы отжигали при 770 К в течение 300 ч. Для точного определения границы областей гомогенности сплавы синтезировали через 1мол.% Nd2, 5Se3, 5. Для гомогенизации образцы отжигали при 420, 520, 620 К в течение 500 ч, а затем закаливали в ледяной воде. По данным микроструктурного анализа установили, что в обеих системах растворимость на основе Bi2Se3 при температуре эвтектики доходит до 8 мол %; с понижением температуры область гомогенности сужается и при 300 К ее границы составляют 5 мол % Nd2, 5Se3, 5 (рис. 1).
Рис. 1. Микродиаграмма состояния системы Bi2Se3 -[(Nd2Se3)0.5(Nd3Se4)0.5] [(Nd2Se3)0.5(Nd3Se4)0.5]= Nd2, 5Se3, 5.
Электропроводность и термо-ЭДС. сплавов измеряли на поликристаллических равновесных образцах по методике, аналогичной [3, 7, 6].
Кривые температурной зависимости электропроводности (рис. 2) содержат две ветви: до ~400 К проводимость носит металлический характер, выше - полупроводниковый.
Рис. 2. Температурные зависимости удельной электропроводности (I) твердых растворов на основе Bi2Se3, содержащих 1 (а), 3 (б), 5 (в) мол.% Nd2, 5Se3, 5 и изменение значений ширины запрещенной зоны от состава (II).
Рис. 3. Температурные зависимости коэффициента термо-ЭДС твердых растворов на основе Bi2Se3, содержащих 1 (а), 3 (б), 5 (в) мол.% Nd2, 5Se3, 5.
Такое изменение б в зависимости от температуры наблюдается и у исходного Bi2Se3 [2-4]. Значение термической ширины запрещенной зоны в виде графической зависимости от состава твердых растворов на основе Bi2Se3 показано на рис. 2. При добавлении Nd2, 5Se3, 5 в сесквиселениди висмута ДЕ растет от 0, 35 для Bi2Se3 до 0, 45 эВ для образца с содержанием 5 мол.% Nd2, 5Se3, 5.
Известно, что в полупроводниках ширины запрещенной зоны зависимости от увеличения ионной доли химической связи может расти. В исследуемых твердых растворах в кристаллической решетке Bi2Se3 атомы неодима замешают Bi, вследствие чего увеличивается ионная составляющая, так как при уменьшении электроотрицательности лантаноидов по сравнению с висмутом увеличивается разница электроотрицателъности между Bi-Se и Nd-Se [1, 2].
Коэффициент термо-ЭДС твердых растворов [Bi2Se3]1-x * [Nd2, 5Se3, 5]x в зависимости от температуры вначале растет (до ~600 К), а затем с дальнейшим увеличением температуры наблюдается монотонное понижение б (рис. 3). По знаку коэффициента термо-ЭДС. установлено, что все сплавы твердых растворов как при 300 К, так и в исследуемом температурном интервале обладают дырочным типом проводимости [5].
Выводы
Исследованы части диаграмм состояния систем [Bi2Se3]1x[(Nd2Se3)0.5(Nd3Se4)0.5]x вблизи соединения Bi2Se3; обнаружены твердые растворы на основе Bi2Se3, границы которых при 300 К доходят до 5 мол %. Изучены электрофизические свойства полученных твердых растворов в широком интервале температур. Все сплавы из области твердых растворов имеют р-тип проводимости.
селенид висмут электрофизический раствор
Литература
1. Ярембаш Е.И., Елисеев А.А. Халъкогениды редкоземелъных элементов. М.: Наука, 1975.
2. Голъцман Б.М., Кудинов В.А., Смиринов И.А. Полипроводниковые термоелектрические материалы на основе Bi2Тe3. М.: Наука, 1972, с. 320.
3. Н.Х.Адрикосов, В.Ф.Баикин, Л.В.Порецкас и др. Полипроводниковые халъкогениды и сплави на их основе. М.: Наука, 1975, с.220.
4. Ф.М.Садыгов, Г.Т.Гамбарова, З.И.Исмаилов, Т.М.Ильяслы. Электрофизических свойства твердых растворов на основе Bi2Se3 // Тезисы докл. VIII Между.научн.конф. Кинетика и механизм кристаллизации. Иванова. 2014, ст. 65-66.
5. Ф.М.Садыгов, Г.Б.Оруджева, З.И.Исмаилов, Е.К.Джафарова. Электрофизические свойства спловов на основе Bi2Se3 в системе Bi2Se3-HoSe. Тезисы докл. VIII Всерос. конф с междунар.участием молод. ученых по химии. Санкт-Петербург. 2014. ст.159-160.
6. А.С.Охотин, А.С.Пушкаревский, Р.П.Боровиков и др. Методы измереная характеристик. Термоэлектрических материалов и преобразователей. М.: Наука, 1974. Ст. 167.
7. Ф.М.Садыгов, Т.М.Ильяслы, Л.Э.Насибова, И.И.Алиев. Физико-химическое исследование системы Sb2Se3-Ho2Se3 // РАН Ж Н Х, Т. 58 № 9. СТ. 1253-1255.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Термоэлектрические эффекты в полупроводниках. Применение и свойства термоэлектрических материалов на основе твердых растворов халькогенидов висмута–сурьмы. Синтез полиэдрических органосилсесквиоксанов (ОССО). Пиролизный отжиг полиэдрических частиц ОССО.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 11.06.2013Константы и параметры, определяющие качественное (фазовое) состояние, количественные характеристики растворов. Виды растворов и их специфические свойства. Способы получения твердых растворов. Особенности растворов с эвтектикой. Растворы газов в жидкостях.
реферат [2,5 M], добавлен 06.09.2013Сплавы кремния с никелем, их свойства и промышленное применение. Термодинамическое моделирование свойств твердых металлических растворов. Теория "регулярных" растворов. Термодинамические функции образования интерметаллидов. Расчет активностей компонентов.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 13.03.2011Фазовые равновесия, режимы синтеза и свойства стронция, барийсодержащих твёрдых растворов состава (Sr1-xBax) 4М2O9 (М-Nb, Ta) со структурой перовскита. Характеристика исходных веществ и их подготовка. Методы расчета электронной структуры твёрдых тел.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 26.04.2011Растворимость газов и твердых тел в жидкостях. Коллигативные свойства разбавленных растворов неэлектролитов и в случае диссоциации. Понятие осмотического давления. Совершенные и реальные растворы: характеристика и уравнения. Закон распределения.
лекция [365,9 K], добавлен 28.02.2009Обзор растворов, твердых, жидких или газообразных однородных систем, состоящих из двух или более компонентов. Описания оборудования для эбуллиоскопического и криоскопического определения молекулярных весов. Анализ давления насыщенного пара растворителя.
реферат [251,8 K], добавлен 19.12.2011Природа ионной проводимости в твердых телах. Виды твердых оксидных электролитов, их применение в разных устройствах. Структура и свойства оксида висмута, его совместное химическое осаждение с оксидом лантана. Анализ синтезированного твердого электролита.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 06.12.2013Семейство лантана и лантаноидов, особенности их физических и химических свойств. История открытия, способы получения, применение лантана и его соединений. Строение электронных оболочек атомов лантана и лантаноидов. Аномальные валентности лантаноидов.
реферат [71,7 K], добавлен 18.01.2010Роль осмоса в биологических процессах. Процесс диффузии для двух растворов. Формулировка закона Рауля и следствия из него. Применение методов криоскопии и эбуллиоскопии. Изотонический коэффициент Вант-Гоффа. Коллигативные свойства растворов электролитов.
реферат [582,1 K], добавлен 23.03.2013Определение свойств химических элементов и их электронных формул по положению в периодической системе. Ионно-молекулярные, окислительно-восстановительные реакции: скорость, химическое равновесие. Способы выражения концентрации и свойства растворов.
контрольная работа [58,6 K], добавлен 30.07.2012Природа растворяемого вещества и растворителя. Способы выражения концентрации растворов. Влияние температуры на растворимость газов, жидкостей и твердых веществ. Факторы, влияющие на расторимость. Связь нормальности и молярности. Законы для растворов.
лекция [163,9 K], добавлен 22.04.2013Синтез стеклообразных полупроводников AsXS1-X и AsXSe1-X, его закономерности, этапы. Устройство для определения плотности расплавов халькогенидных стекол. Зависимость плотности стекол и расплавов системы AsXS1-X и AsXSе1-X от температуры и состава.
курсовая работа [794,8 K], добавлен 24.02.2012Близость свойств соединений лантаноидов. Серебристо-белые металлы. Оксиды и гидроксиды лантаноидов. Соли лантаноидов. Свойства актиноидов. Высокая химическая активность. f-элементы в природе и их применение. Деление ядер.
реферат [152,4 K], добавлен 13.03.2007Механические свойства изделий из полимеров. Воздействие механического поля на жидкокристаллические растворы ЦЭЦ. Анализ результатов рентгеновских исследований растворов ЦЭЦ. Последствия сдвиговой деформации жидкокристаллических растворов ЦЭЦ в ДМФА.
статья [825,5 K], добавлен 22.02.2010Характеристика растворов, содержащих буферные системы и обладающих способностью поддерживать рН на постоянном уровне. Применение буферных растворов и их классификация. Сущность буферного действия. Буферные свойства растворов сильных кислот и оснований.
контрольная работа [43,9 K], добавлен 28.10.2015Зависимость температуры кипения водных растворов азотной кислоты от содержания HNO. Влияние состава жидкой фазы бинарной системы на температуру кипения при давлении. Влияние температуры на поверхностное натяжение водных растворов азотной кислоты.
реферат [3,9 M], добавлен 31.01.2011Понятие твёрдых растворов, типы их растворимости. Равновесие раствор-кристалл. Кривая кристаллизации. Смешанные кристаллы и соединения. Расчет и построение линии солидуса для системы GaAs-Sn с использованием основных законов и уравнений термодинамики.
курсовая работа [419,2 K], добавлен 04.06.2013Общая характеристика и история открытия ртути. Распространенность и формы нахождения элемента побочной подгруппы в природе. Сущность амальгамов как твердых или жидких растворов. Конфигурация внешних электронных оболочек атома. Ядовитость соединений ртути.
реферат [45,7 K], добавлен 14.04.2015Понятие растворов высокомолекулярных соединений (ВМС). Процесс набухания ВМС: его стадии, причины, давление и степень. Вязкость дисперсных систем и растворов ВМС, методы ее измерения. Структурная и относительная вязкость. Коагуляционные структуры.
реферат [52,4 K], добавлен 22.01.2009Сущность и общие сведения о комплексных соединениях. Методы получения этих химических соединений и их свойства. Применение в химическом анализе, в технологии получения ряда металлов, для разделения смесей элементов. Практические опыты и итоги реакций.
лабораторная работа [26,7 K], добавлен 16.12.2013
