Фазовые равновесия в системе Sm2Te3–GeTe

Abstract

Методами физико-химического анализа – дифференциально-термическим, высокотемпературным дифференциально-термическим, рентгенофазовым, микроструктурным, а также измерением микротвердости изучена система Sm2Te3–GeTe, которая является квазибинарным сечением тройной системы Ge–Sm–Te. При соотношении исходных теллуридов 1:1 (50 мол. %) и температуре 1100 К по перитектической реакции ж+Sm2Te3→ GeSm2Te4 образуется тройное соединение GeSm2Te4. Образцы системы, богатые GeTe, представляют собой компактные слитки блестяще-серого цвета, а сплавы, бо-гатые Sm2Te3 – спек черного цвета. Ликвидус системы Sm2Te3–GeTe состоит из трех ветвей: Sm2Te3, GeSm2Te4 и a-твердых растворов на основе GeTe. Рентгенофазовый анализ закристаллизованных образцов показал, что набор рентгеновских отражений соответствует фазам Sm2Te3, GeSm2Te4 и a-твердых растворов на основе GeTe. Установлено образование инконгруэнтно плавящегося соединения состава GeSm2Te4, которое может использоваться как термоэлектрический материал. На основе GeTe образуется узкая область твердого раствора   REFERENCES Kohri H., Shiota , Kato M., Ohsugi J., Goto T. Synthesis and Thermolelectric Properties of Bi2Te3–GeTe Pseudo Binary System. Advances in Science and Technology, 2006, v. 46, pp. 168-173. https://doi.org/10.4028/www.scientifi c.net/ST.46.168 Gelbstein Y., Dado B., Ben-Yehuda O., Sadia Y., Dashevsky Z. and Dariel M. P. Highly effi cient Ge-Rich GexPb1-x Te thermoelectric alloys. Journal of Electronic Materials, 2010, v. 39(9), pp. 2049–2052. https://doi.org/10.1007/s11664-009-1012-z Gelbstein Y., Davidow J., Girard S.N., Chung D. Y. and Kanatzidis M. Controlling Metallurgical Phase Separation Reactions of the Ge0.87 Pb0.13Te Alloy for High Thermoelectric Performance. Advanced Energy Materials, 2013, v. 3, pp. 815–820. https://doi.org/10.1002/aenm.201200970 Gelbstein Y., Dashevsky Z. and Dariel M. P. Highly efficient bismuth telluride doped p-type Pb0.13Ge0.87Te for thermoelectric applications. Physical Status Solidi, 2007, v. 1(6), pp. 232–234. https://doi.org/10.1002/pssr.200701160 Gelbstein Y., Ben-Yehuda O., Dashevsky Z. and Dariel M. P. Phase transitions of p-type (Pb,Sn,Ge)Tebased alloys for thermoelectric applica tions. Journal of Crystal Growth, 2009, v. 311(18), pp. 4289–4292. https://doi.org/10.1007/s11664-008-0652-8 Gelbstein Y., Ben-Yehuda O., Pinhas E., et al. Thermoelectric properties of (Pb,Sn,Ge) Te-based alloys. Journal of Electronic Materials, 2009, v. 38(7), 1478–1482. https://doi.org/10.1007/s11664-008-0652-8 Li J., Chen Z., Zhang X., Sun Y., Yang J., Pei Y. Electronic origin of the high thermo- electric performance of GeTe among the p-type group IV monotellurides. NPG Asia Materials, 2017, v. 9, p. 353. https://doi.org/10.1038/am.2017.8 Sante D. Di., Barone P., Bertacco R., Picozzi S. Electric control of the giant rashba effect in bulk GeTe. Advanced materials, 2013, v. 25(27), pp. 3625–3626. https://doi.org/10.1002/adma.201203199 Li J., Zhang X., Lin S., Chen Z., Pei Y. Realizing the high thermoelectric performance of GeTe by Sbdoping and Se-alloying. Mater., 2017, v. 29(2), pp. 605–611. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b04066 Abrikosov N. Kh., Shelimova L. B. Poluprovodnikovye materialy na osnove soedineniy AIV BVI. [Semiconductor materials based on compounds АIV В]. Moscow, Nauka Publ., 1975, 195 p. (in Russ.) Korzhuev M. A. Vliyaniye legirovaniya na parametric of GeTe. Series 6. [Effect of doping on GeTe Series 6]. Moscow, 1983, no. 6 (179), pp. 33–36. (in Russ.) Okoye I. Electronic and optical properties of SnTe and GeTe. Journal of Physics: Condensed Matter, 2002, 14(36), pp. 8625–8637. https://doi.org/10.1088/0953-8984/14/36/318 Gelbstein Y., Rosenberg Y., Sadia Y. and Dariel M. P. Thermoelectric properties evolution of spark plasma sintered (Ge0.6Pb0.3Sn0.1)Te following a spinodal decomposition. Journal of Physical Chemistry, 2010, v. 114(30), pp. 13126–13131. https://doi.org/10.1021/jp103697s Rosenthal T., Schneider N., Stiewe C., Düblinger M., Oeckler O. Real Structure and thermoelectric properties of GeTe-rich germanium antimony tellurides. Mater., 2011, v. 23(19), pp. 4349–4356. https://doi.org/10.1021/cm201717z Li J., Chen Z., Zhang X., Yu H., Wu Z., Xie H., Chen Y., Pei Y. Simultaneous optimization of carrier concentration and alloy scattering for ultrahigh. Mater., 2017, v. 4(12), p. 341. https://doi.org/10.1002/advs.201700341 Bletskan D. I. Phase equilibrium in the system AIV-BVI-part II: systems germanium-chalcogen. Journal of Ovonic Research, 2005, v. 1(5), p. 53–60. Li S. P., Li J. Q., Wang Q. B., Wang L., Liu F. S., Ao W. Q. Synthesis and thermoelectric properties of the (GeTe)1-x(PbTe)x alloys. Solid State Sciences, 2011, v. 13(2), pp. 399–403. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences. 2010.11.045 Gelbstein Y., Dado B., Ben-Yehuda O., Sadia Y., Dashevsky Z., Dariel M. P. High thermoelectric fi gure of merit and nanostructuring in bulk p-type Gex(SnyPb1–y)1–x Te alloys following a spinodal decomposition reaction. Chemistry of Materials, 2010, v. 22(3), pp. 1054–1058. https://doi.org/10.1021/cm902009t Yarembash E. I., Eliseev A. A. Khal’kogenidy redkozemel’nykh elementov: sintez i kristallokhimiya [Chalcogenides of rare-earth elements: synthesis and crystal chemistry]. Moscow, Nauka Publ., 1975, p. 258. (in Russ.) Mukhtarova Z. M., Bakhtiyarly I. B., Azhdarova D. S. Politermicheskoye secheniye Ge0.80 Te0.20–Sm0.80 Te0.20. khim. zhurn., 2010, no. 4, pp. 144–146. Mukhtarova Z. M., Bakhtiyarly I. B., Azhdarova D. S. Issledovaniye politermicheskogo secheniye Ge0.84Te0.16–Sm5Ge2Te7 v troynoy sisteme Ge–Te–Sm. Aze-rb. khim. zhurn., 2011, no. 4, pp. 57–59.