31. Бойчук В.М., Михайльонка Р.Я., Борик В.В., Потяк В.В. Дефектна підсистема і властивості напівпрвідникових кристалів систем Pb-Ga [In,Tl] - Te // Тези доповідей ІІ Української наукової конференції з фізики напівпрвідників (УНКФН-2). - Чернівці-Вижниця (Україна). - 2004. - С.336.

Анотації

Михайльонка Р.Я. Тверді розчини на основі телуридів германію, олова і свинцю з ізо- та гетеровалентним заміщенням у катіонній підгратці. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.21 - хімія твердого тіла. - Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, 2004.

Проведено дослідження фізико-хімічних властивостей сплавів на основі телуридів германію, олова і свинцю із заміщенням іонів у катіонній підгратці, запропоновано кристалохімічні механізми утворення твердих розчинів на їх основі. Показано, що у системах PbTe-Gd₂Te₃, PbTe-Tb₂Te₃ початкове різке зростання термоелектричних параметрів (до 2 мол. % Gd₂Te₃ і 1 мол. % Tb₂Te₃) пов'язане із заміщенням свинцю Gd (Tb), зменшенням концентрації вакансій у аніонній підгратці і утворенням вакансій у катіонній підгратці. Для твердих розчинів PbTe-Eu₂Te₃ має місце зменшення катіонних вакансій і утворенням міжвузлового телуру. Складний характер зміни фізико-хімічних властивостей від складу у системі PbTe-SmTe пояснено різною іонізацією самарію.

Досліджено вплив елементів IV групи Періодичної таблиці на термоелектричні властивості телуриду олова. Показано, що якщо для систем SnTe-MnTe (Cu₂Te) переважають механізми заміщення вакансій у катіонній підгратці основної матриці, то для SnTe-In₂Te₃ - утворення домішкових атомів заміщення.

Запропоновано кристалохімічні рівняння утворення твердих розчинів у системах GeTe-Cu₂Te (І), GeTe-Bi₂Te₃ (ІІ) і GeTe-Cu₂Te-Bi₂Te₃ (ІІІ). Встановлено, що якщо для (І) переважає добудова катіонної підгратки і залікуванням вакансій германію, а у (ІІ) - утворення нейтральних кластерів , то подвійне легування GeTe телуридами міді і вісмуту для (ІІІ) обумовлює як утворення нейтральних комплексів, так і заліковування вакансій у катіонній підгратці, що є причиною різкого зменшення концентрації дірок. Виконано порівняльний аналіз фізико-хімічних властивостей сплавів Ge_xSn_1-xTe- (Bi_ySb_1-y) ₂Te₃ і Ge_xPb_1-xTe- (Bi_ySb_1-y) ₂Te₃ у залежності від вмісту низькотемпературної (Bi_ySb_1-y) ₂Te₃ (0,4 ? y ? 0,8) та середньотемпературної Ge_xSn_1-xTe і Ge_xPb_1-xTe (0,8 ? х ? 0,9) фаз.

Розроблено хіміко-технологічні основи синтезу сплавів, які забезпечують одержання матеріалу із наперед заданими властивостями, необхідними для термоелектричних перетворювачів енергії у середньо температурній області (300-850 К).

Ключові слова: телуриди германію, олова і свинцю, кристалохімічні рівняння, атомні дефекти, термоелектрична добротність.

Михайлёнка Р.Я. Твёрдые растворы на основе теллуридов германия, олова и свинца с изо - и гетеровалентным замещением в катионной подрешётке. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата химических наук по специальности 02.00.21 - химия твердого тела. - Прикарпатский национальный университет имени Василия Стефаника, Ивано-Франковск, 2004.

В работе проведены исследования физико-химических свойств сплавов на основе теллуридов германия, олова и свинца с замещением в катионной подрешётке. Установлено, що для сплавов систем (PbTe) _1-x (Gd₂Te₃) _x, (PbTe) _1-y (Tb₂Te₃) _y незначительное содержание Gd₂Te₃ (до 2 мол. %) і Tb₂Te₃ (до 1 мол. %) приводит к резким уменьшениям удельной электропроводимости, роста коэффициента термо-э. д. с. и термоэлектрической добротности, что связано с замещением ионов свинца металлами легирующих примесей, уменьшением концентрации вакансий в анионной подрешётке и образованием новых вакансий в катионной подрешётке. Образование твердого раствора PbTe-Eu₂Te₃ осуществляется путем замещения европием свинца, при котором имеет место уменьшение концентрации катионных вакансий и образования междоузельного теллура. В системе PbTe-SmTe для области составов до ~ 3 мол. % SmTe, трехвалентные атомы самарию, за счет ионизации 4f-уровня, размещаются в тетраэдрических пустотах плотной упаковки атомов теллура кристаллической решетки теллурида свинца. Это обусловливает увеличение концентрации носителей тока в электронном материале и уменьшения параметра решетки. При содержании SmTe более 3 мол. % атомы Sm в тетрапозициях окружения теллура структуры PbTe - двухвалентные. При этом концентрация электронов уменьшается, а параметр решетки растет.

Установлено, что элементы IV группы Периодической таблицы (Pb, Sn, Ge) до 5 ат. % имеют слабое влияние на термоэлектрические свойства теллурида олова; элементы V группы (Bi, Sb, As) действуют как слабые доноры, а иод - характерный донор. Для легированных образцов значения термоэлектрической добротности значительно выше, чем в нелегированном материале. Для систем SnTe-MnTe (Cu₂Te) преобладают механизмы замещения вакансий у катионной подрешётке основной матрицы, а для SnTe-In₂Te₃ - образование, так называемых, примесных атомов замещения.

Двойное легирование GeTe теллуридами меди и висмута обусловливает как образования нейтральных комплексов, так и залечивание вакансий в катионной подрешётке, что является причиной резкого уменьшения концентрации дырок, рост коэффициента термо-э. д. с. и термоэлектрической мощности. Выполнен сравнительный анализ физико-химических свойств сплавов Ge_xSn_1-xTe- (Bi_ySb_1-y) ₂Te₃ и Ge_xPb_1-xTe- (Bi_ySb_1-y) ₂Te₃ в зависимости от содержания низкотемпературной и среднетемпературной фаз. Установлено, что на зависимостях термоэлектрических параметров от содержания висмута (у) при условиях постоянного значения германия (х=const) имеют место характерные максимумы при общем уменьшении коэффициента теплопроводности. Определены составы сплавов с оптимальными значениями термоэлектрических параметров.

Разработаны химико-технологические основы синтеза сплавов, которые обеспечивают получение материала с наперед заданными свойствами, необходимыми для термоэлектрических преобразователей энергии среднетемпературного диапазона (300-850 К).

Ключевые слова: теллуриды германия, олова и свинца, кристаллохимические уравнения, атомные дефекты, термоэлектрическая добротность.

Mykhaylyonka R. Ya. Solid solution bases on germanium, tin, and lead telluride with izo - and geterovalence substitution on cationic sublattice. - Manuscript.

Thesis on obtaining to scientific degree of candidate of the chemical sciences behind specialty 02.00.21 - Chemistry of Solid State. - `Vasyl Stefanyk' Prekarpathian National University, Ivano-Frankivsk, 2004.

It is lead the physical-chemical properties of solutions basis on germanium, tin and lead telluride with substitution of ions in cationic sublattice, the crystal-chemical mechanisms of solid solutions formation on their basis are offered. It is shown, that in the systems PbTe-Gd₂Te₃, PbTe-Tb₂Te₃ initial sharp increasing of thermal-electric parameters (to 2 mol. % Gd₂Te₃ and a 1 mol. % Tb₂Te₃) is related to substitution of lead by Gd (Tb), and decrease of vacancies concentration in anionic sublattice, and vacancies formation in cationic sublattice. For PbTe-Eu₂Te₃ solid solutions take place the decrease of cationic vacancies and formation of interlattice of tellurium. The difficult character of change of physical-chemical properties from composition in the PbTe-SmTe system is accounted for by a different ionization of samarium.

Influence of elements of the IV group of Periodic Table is explored on thermal-electric properties of tin telluride. It is shown, that if the mechanisms of substitution of vacancies at cationic sublattice of basic matrix prevail for the systems SnTe-MnTe (Cu₂Te), for SnTe-In₂Te₃ is prevail the formation of admixture atoms of substitution.

The crystal-chemical equation of formation of solid solutions is offered in the systems GeTe-Cu₂Te (І), GeTe-Bi₂Te₃ (ІІ) and GeTe-Cu₂Te-Bi₂Te₃ (ІІІ). It is set, that if for (І) completion of cationic sublattice and filling of germanium vacancies is prevail, and in (ІІ) is prevail the formation of neutral clusters, and the double doping of GeTe by copper and bismuth tellurides for (ІІІ) stipulates both formation of neutral complexes and filling of vacancies in cationic sublattice, that is the reason of sharp decrease of holes concentration. The comparative analysis of properties of Ge_xSn_1-xTe- (Bi_ySb_1-y) ₂Te₃ and Ge_xPb_1-xTe- (Bi_ySb_1-y) ₂Te₃ alloys physical-chemical is executed in dependence on maintenance of low temperature (Bi_ySb_1-y) ₂Te₃ (0,4 ? y ? 0,8) that middle-temperature phases of Ge_xSn_1-xTe and Ge_xPb_1-xTe (0,8 ? х ? 0,9).

The chemical-technologies bases of alloys synthesis, which provide the receipt of material with the beforehand set properties, that necessary for the thermal-electric transformers of energy in middling temperature fields, are developed (300-850 K).

Keywords: germanium, tin, and lead telluride, crystal-chemical equation, atomic defects, thermal-electric quality.

Размещено на Allbest.ru