11. Пат. №19990 А Україна, С 30В11/02. Спосіб отримання легованого вісмутом кристалічного PbSe n-типу: Пат. №19990 А Україна, С 30В11/02/ Фреїк Д.М., Борик В.В., Ткачик О.В. (Україна); Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника. - №200605848; Заявл. 29.05.2007; Опубл.15.01.2007; Бюл. №1. - Дисертантом проведено синтез матеріалу, оформлено заявку.

12. Дмитрів А.М, Ткачик О.В., Бабущак Г.Я.. Механізми утворення і властивості твердих розчинів на основі телуридів металів II та IV груп // ІІ Міжнародна науково-технічна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених “Хімія і сучасні технології”. 26-28 квітня 2005. - Дніпропетровськ, 2005.- С. 235.

13. Mezhylovska L.Y., Dmytriv А.M., Tkachyk О.V., Babushchak H.Y.. Point defects and physic-chemical possessions of hard solutions on the basis of the АІIВVI and АІVВVI combinations // 2nd International conference on physics of electronic materials PHYEM'05. - Kaluga, 2005. - P. 113-116.

14. Бойчук В.М., Ткачик О.В. Механізми впровадження домішкових атомів сурми в структурі PbTe // Матеріали X Міжнародної конференції фізики і техніки тонких плівок (МКФТТП-X). 19-21 травня 2005. - Івано-Франківськ, 2005. - С. 283-284.

15. Межиловська Л.Й., Бойчук В.М., Ткачик О.В. Точкові дефекти і механізми утворення твердих розчинів PbTe-Sb2Te3 // Матеріали X Міжнародної конференції фізики і техніки тонких плівок (МКФТТП-X). 19-21 травня 2005.- Івано-Франківськ, 2005. - С. 339-340.

16. Межиловская Л.И., Бабущак Г.Я., Ткачик О.В., Борык В.В.. Точечные дефекты и физико-химические свойства кристаллов АIIВVI И АIVВVI // Физико химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах (Фагран 2006). 8-14 октября 2006. - Воронеж. (Россия), 2006. - С.221-222.

17. Борик В.В., Ткачик О.В. Домінуючі дефекти і електричні властивості легованих кристалів халькогенідів свинцю // Міжнародна конференція студентів і молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики ЕВРИКА 2006. 15-17 травня 2006. - Львів, 2006. - С. В63-В64.

18. Фреїк Д.М., Межиловська Л.Й., Бабущак Г.Я., Михайльонка Р.Я., Борик В.В., Ткачик О.В. Домінуючі дефекти і механізми їх утворення у кристалах сполук А2В6 і А4В6 // Тези доповідей на другій науково-технічній конференції з міжнародною участю Матеріали електронної техніки та сучасні інформаційні технології (МЕТІТ-2). 17-19 травня 2006. - Кременчук, 2006. - С.23-24

19. Mezhylovska L.Y., Babushchak H.Y., Tkachyk O.V., BorykV.V.. Physik-chemical properties and point defects of the AIIBVI and AIVBVI crystals. // Proceedings of the sixth International young scientists' conference on applied physics. 14-16 June 2006. - Kyiv, 2006. - P. 133.

20. Межиловська Л.Й., Бабущак Г.Я., Ткачик О.В., Борик В.В.. Точкові дефекти і проблеми керування фізико-хімічними властивостями кристалів AIIBVI і AIVBVI для сенсорів електромагнітного випромінювання // Тези доповідей 2-ї Міжнародної науково-технічної конференції “Сенсорна електроніка та мікросистемні технології (СЕМСТ-2). 26-30 червня 2006. - Одеса, 2006.- С.204.

21. Межиловская Л.И., Бабущак Г.Я., Ткачик О.В. Точечные дефекты и физико-химические свойства кристаллов AIIBVI и AIVBVI // Тезисы докладов Международной конференции по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов. 19-22 сентября 2006. - Томск, Россия, 19-22 сетября, 2006. - С. 247-248.

22. Ткачик О.В. Дефектна підсистема і властивості твердих розчинів Pb-Sb(Bi)-Te, Pb-Sb(Bi)-Se, Sn-Sb(Bi)-Te // Матеріали XІ Міжнародної конференції фізики і технології тонких плівок та наносистем (МКФТТП-XІ). 7-12 травня 2007. - Івано-Франківськ, 2007. - С. 339-340.

23. Фреик Д.М., Ткачик О.В., Борык В.В., Юрчишин Н.И., Дикун Н.И.. Инженирия дефектной подсистемы и управление свойствами кристаллов и тонких слоев АIVВVI // 5th International conference NEET 2007 New Electrical and Eletronic Technologies and their Industrial Implementation. 12-15 June 2007. - Zakopane, Poland, 2007- P. 32.

24. Запухляк Р.І., Ткачик О.В., Дикун Н.І., Туровська Л.В.. Термоелектричні матеріали на основі телуридів свинцю, олова та германію // ІІІ Українська наукова конференція з фізики напівпровідників УНКФН-3. 20 - 24 червня 2007. - Одеса, Україна, 2007.- С.135-136.

25. Фреик Д.М., Ткачик О.В., Дыкун Н.И., Адамович М.М. Кристаллохимия доминирующих точечных дефектов и технологические аспекты кристаллов и пленок полупроводниковых соединений AIVBVI // Тезисы докладов Международной научной конференции “Актуальные проблемы физики твердого тела” ФТТ-2007. 23-26 октября. - Минск, Белорусь, 2007. - Т.2.- С. 421-423.

Анотація

Галюк О.В. Механізми дефектоутворення і фізико-хімічні властивості твердих розчинів у системах Pb-Sb(Bi)-Te, Pb-Sb(Bi)-Se, Sn-Sb(Bi)-Te. - 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, 2007.

На основі проведених комплексних експериментальних досліджень фізико-хімічних властивостей, а також кристалохімічного аналізу дефектної підсистеми: запропоновано квазіхімічні рівняння утворення як однозарядних точкових дефектів Френкеля у катіонній підгратці, так і складного їх спектру у кристалах PbX (X = S, Se, Te) при двотемпературному відпалі у парах халькогену; знайдено загальні вирази для розрахунку баричних і температурних залежностей концентрації дефектів і носіїв струму та реалізації термодинамічного p-n-переходу; побудовано двовимірні та просторові діаграми типу “концентрація дефектів (холлівська концентрація) - температура відпалу - парціальний тиск пари халькогену”, корисних при проведенні синтезу матеріалу із наперед заданими параметрами.

На основі кристалоквазіхімічних формул нестехіометричнрго n- і p- PbTe із складним спектром точкових дефектів: , , ,; , , , відповідно, а також самолегованого n-PbTe Телуром і p-PbTe Плюмбумом, зроблено висновки про перерозподіл дефектів як у катіонній, так і у аніонній підгратках.

На основі нової моделі точкових дефектів у нестехіометричному станум телуриді, яка включає як дво-, так і чотиризарядні вакансії Стануму , і кристалоквазіхімічних формул описано процеси при двотемпературному відпалі, уточнено квазіхімічні рівняння утворення цих дефектів, а також визначено їх константи рівноваги та ентальпії.

Показано, що для твердих розчинів PbTe-Sb2Te3 в області до 2 мол.% Sb2Te3 переважає механізм заміщення Плюмбуму Стибієм і добудова аніонної підгратки за умови збереження стехіометрії за металом у легуючому кластері (Sb2Te3). При більшому вмісті Sb2Te3 має місце також механізм заміщення, але вже при збереженні стехіометрії за халькогеном у легуючому кластері (Sb2Te3).

Виконано аналіз фізико-хімічних властивостей системи PbSe-Bi2Se3 і запропоновано кристалоквазіхімічні формули твердих розчинів n(p) - PbSe-Bi2Se3 для механізмів заміщення Bi>Pb і вкорінення Бісмуту у міжвузля при збереженні стехіометрії у бісмут селеніді за металом і халькогеном. На основі рівняння повної електронейтральності і кристалоквазіхімічних формул знайдено вирази для розрахунку концентрації дефектів, вільних носіїв і холлівськоі концентрації. Показано, що якщо у твердому розчині PbSe-Bi2Se3 до 10 мол. % Bi2Se3 домінує механізм заміщення, то для складу (10-20) мол. % - вкорінення Бісмуту.

На основі аналізу залежностей “властивості - склад” для твердих розчинів p-SnTe-Sb2Te3 p-SnTe-Bi2Te3 визначено механізми їх утворення, які полягають у заміщенні атомами Стибію (Бісмуту) вакансій Стануму і при малих дозах домішкових сполук та комплексоутворення типу і з наступним виділенням фази Sb2Te3 і Bi2Te3 при значних, відповідно.

Ключові слова: Плюмбум халькогеніди, станум телуриди, Стибій, Бісмут, тверді розчини, точкові дефекти, кристалоквазіхімія.

Аннотация

Галюк О.В. Механизмы дефектообразования и физико-химические свойства твердых растворов в системах Pb-Sb(Bi) -Te, Pb-Sb(Bi) -Se, Sn-Sb(Bi) -Te. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.21 - химия твердого тела. Прикарпатский национальный университет имени Василия Стефаника, Ивано-Франковск, 2007.

Предложены квазихимические уравнения образования как однозарядных точечных дефектов Френкеля в катионной подрешетке, так и сложного их спектра в кристаллах PbX (X = S, Se, Te) при двухтемпературном отжиге в парах халькогена. На основе анализа общих и "парциальных" условий электронейтральности найдены зависимости концентраций дефектов и носителей тока от давления халькогена и температуры отжига, а также реализацию термодинамического p-n-перехода. Построены двухмерные и пространственные диаграммы типа "концентрация дефектов (холловская концентрация) - температура отжига - парциальное давление пара халькогена", полезных для проведения синтеза материала с заранее заданными параметрами.

Уточнено значение констант равновесия квазихимических реакций образования собственных точечных дефектов в халькогенидах свинца PbX (X - S, Se, Te) как на основе теоретических расчетов с использованием статистики для невырожденных полупроводников, так и аппроксимации экспериментальных результатов определения границ области гомогености теоретическими моделями. При теоретических расчетах учтена температурная зависимость ширины запрещенной зоны и эффективной массы, а также наличие тяжелых дырок.

Предложено кристаллоквазихимичнеские уравнения нестехиометрического n- и p-PbTe со сложным спектром точечных дефектов , , , ; , , , соответственно. На основе кристаллоквазихимических уравнений самолегированного n-PbTe теллуром и p-PbTe свинцом сделан вывод о перераспределении дефектов как в катионной, так и в анионной подрешетках.

Впервые предложенная новая квазихимическая и кристаллоквазихимическая модель точечных дефектов в нестехиометрическом теллуриде олова, которая учитывает как двух-, так и четырех зарядные вакансии олова, соотношение между которыми определяется отклонением от стехиометрии. Для равновесного состояния дефектной подсистемы в теллуриде олова при двохтемпературном отжиге уточнены квазихимические уравнения образования дефектов, а также определены их константы равновесия и энтальпии образования.

На основе кристаллохимических моделей точечных дефектов для нестехиометрических кристаллов теллурида и селенида свинца, легированных сурьмой и висмутом, исследована зависимость холловськой концентрации носителей тока от содержания легирующей примеси. Показано, что легирующая примесь, занимая катионные вакансии ведет к уменьшению концентрации дырок и переход материала к n-типа и их донорное действие компенсируется заряженными вакансиями свинца.

Показано, что для области твердых растворов PbTe-Sb2Te3 к 2 мол. % Sb2Te3 преобладает механизм замещения свинца сурьмой достройка анионной подрешетки при условии сохранения стехиометрии за металлом в легирующем кластере (Sb2Te3). При большем содержании Sb2Te3 в твердом растворе имеет место также механизм замещения, но уже при сохранении стехиометрии за халькогеном в легирующем кластере(Sb2Te3).

Выполнен анализ физико-химических свойств системы PbSe-Bi2Se3. Предложены кристаллоквазихимические формулы твердых растворов для механизмов замещения Bi>Pb и внедрение висмута в междуузлие при сохранении стехиометрии в селениде висмута за металлом и халькогеном. На основе уравнения полной электронейтральности и кристалоквазихимических формул найдены выражения для расчета концентрации дефектов, свободных носителей и холловской концентрации в твердых растворах n(p)-PbSe-Bi2Se3. Показано, что если до 10 мол. % Bi2Se3 доминирует механизм замещения, то для состава (10-20) мол. % - внедрения висмута.

Установлено, что образование твердых растворов p-SnTe-Sb2Te3 (Bi2Te3) происходит за механизмами замещения атомами сурьмы (висмута) вакансий олова при малых дозах примесных соединений и комплексообразование со следующим выделением фазы Bi2Te3 для сплавов больше 3 мол. % Sb2Te3 и 6 мол. % Bi2Te соответственно.

Ключевые слова: халькогениды свинца, теллуриды олова, сурьма, висмут, твердые растворы, точечные дефекты, кристаллоквазихимия.

Annotation

Galyuk О.V. Mechanisms formation of defects and physical-chemical properties of solid solutions in systems Pb-Sb(Bi)-Te, Pb-Sb(Bi)-Se, Sn-Sb(Bi)-Te. - Manuskript.

Thesis for a degree of candidate of chemical science in the specialty 02.00.21 - Chemistry of solid state. - Vasyl Stefanyk Precarpathion National University, 2007.

Quasichemical equation of formation of both singlycharging point defects Frencl's in cationic lattice and their difficult spectrum are offered in crystals PbX (X = S, Se, Te) at two-temperature annealing in the chalcogen steam. Common expressions are found for the calculation of baric and temperature dependences of defects concentration and charge carriers and realization of thermodynamics p-n-transition. The two-dimensional and spatial diagrams of type”concentration of defects (Hall concentration) - the temperature of annealing is partial pressure of steam of halcogen”, are built, useful at the use during conducting of synthesis of material with the beforehand preset parameters.

On the basis of a new model of point defects at non-stoichiometric tin telluride, which includes both two-, and four-charging vacancy Stanoumou, and crystal-quasichemical formulas processes at two-temperature are described falling, certainly quasichemical equation of formation of these defects, and also their constant of equilibrium and enthalpy.

It is shown, that for solid solutions PbTe-Sb2Te3 in a region to a 2 molar% Sb2Te3 prevails mechanism of substitution of lead by a furnace and completion of anionic sublattice on condition of saving of stoichiometry after a metal in an alloying cluster (Sb2Te3). At greater maintenance Sb2Te3 also the mechanism of substitution takes place, but already at saving of stoichiometry by chalcogenou in an alloying cluster (Sb2Te3).

The analysis of physical and chemical properties of the system PbSe-Bi2Se3 is executed and the crystal-quasichemical formulas of solid solutions n(p) - PbSe-Bi2Se3 are offered for the mechanisms of substitution Bi>Pb and implantation of bismuth in inter-lattice at saving of stoichiometry in selenide of bismuth after a metal and halcogen. On the basis of equation of complete electro-neutrality and crystal-quasichemical formulas expressions are found for the calculation of concentration of defects, free carriers and Hall concentration. It is shown, that if in solid solution PbSe-Bi2Se3 to a 10 molar% Bi2Se3 prevails the mechanism of substitution, for composition (10-20) the molar% - implantation of bismuth.

On the basis of analysis of dependences of "property - composition" for solid solutions of p-SnTe-Sb2Te3 p-SnTe-Bi2Te3 is certain formation mechanisms their, which consist in substitution by the atoms of furnace (bismuth) of vacancies of tin and at the small doses of alloying compounds that complex formation type and with a next selection of phase Sb2Te3 and Bi2Te3 accordingly.

Key words: lead chalcogenide, tin telluride, antimony, bismuth, solid solutions, point defects.

Размещено на Allbest.ru