Az átmeneti fémek Cu2B IITi3S8 (BII – Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cd) összetételű kvaterner kalkogenidjeinek kristályszerkezete, elektromos és hőelektromos tulajdonságai

Zhanna Milyán, Oleg Khyzhun, Emil Szemrád, Péter Milyán
2017 Magyar kémiai folyóirat, Kémiai közlemények (Nyomtatott)  
Bevezetés Napjainkban jelentõs érdeklõdést váltanak ki a többkomponensü félvezetõanyagok. Ez a tény azzal magyarázható, hogy az egyszerû félvezetõk alapján elkészített berendezések és mûszerek mûszaki karakterisztikái manapság elérik használhatóságuk elméleti határait. A többkomponensü anyagok e téren bizonyos elõnyökkel rendelkeznek, mivel tulajdonságaikat -a komponensek összetétele és az elõállítási technológia módosításával -szélesebb határokon belül lehet változtatni. Új anyagok szintézise
more » ... anyagok szintézise a tudományok fejlõdésének jelenkori idõszakában nagyon aktuális probléma. Ez lehetõséget nyújt olyan új igéretes anyagok kutatásának fejlesztésére, amelyek kiszoríthatják a már régen ismert anyagokat, a szilíciumot és a germániumot a mikro-és optoelektronikában. Igy például a SnS 2 , TiS 2 és ZrS 2 spinellszerkezetû kristályok olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek lehetõvé teszik elektromos szenzorokként, illetve lítiumtartalmú áramforrások katódjaként való alkalmazásukat. Azok között az anyagok között, amelyeket a nemlineáris optikában, az elektron-és infravörös(IR)-technikában felhasználnak vezetõ szerepet játszanak az A I 2 X, B II X, C III 2 X 3 , D IV X 2 típusú kalkogenidek, valamint analógjaik, amelyek az A I -B II -C III -X, A I -B II -D IV -X és A I -C III -D IV -X rendszerekben képzõdnek (az A I , B II , C III , D IV -megfelelõen a +1, +2, +3,+4 oxidációfokkal rendelkezõ kémiai elemeket jelenti, az X -a kalkogén elemeket). A Cu 2 B II D IV 3 S 8 (B II -Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cd; D IV -Ti, Sn) összetételû normál vegyértékû fázisok köbös szerkezetû paraméterei csupán az ón kvaterner szulfidjai esetében ismeretesek 1,2 . Ezen anyagoknak sokat igérõ szuperionos tulajdonságai vannak nagy elektromos vezetõképességgel és nem nagy tiltott sávval. Az átmeneti 3d-elemek kalkogenidjei közül az irodalomban csupán egyes adatok ismeretesek a Cu 2 FeTi 3 S 8 vegyületre vonatkozóan. Az adott munka célja a fent említett spinell szerkezetû anyagok szintézise, valamint elektromos vezetõképességük és a hõelektromotoros erõ együtthatóinak meghatározása. Kísérleti rész A Cu 2 B II Ti 3 S 8 (B II -Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cd) összetételû kvaterner vegyületeket szilárdfázisú módszerrel állítottuk elõ két szakaszban. Az elsõ szakaszban a nagy tisztaságú kiinduló anyagokat (réz -99,99%, króm -99,99%, mangán -99,95%, kobalt -99,99%, vas -99,99%, nikkel -99,999%, kadmium -99,97%, titán -99,99%, kén -99,997%) vastagfalú kvarc ampullákba helyeztük, 10 -3 mbar nyomásig kiszivattyuztuk a levegõt, az ampullákat beforasztottuk, majd elektromos tégelykemencében izzítottuk. Az ampullákat fokozatos melegítéssel 30 K/óra sebességgel 1170 K hõmérsékletig hevítettük és 12 órán keresztül kitartottuk, miután 870 K hõmérsékletig lehûtöttük. E hõmérsékletet 6 órán keresztül megtartottuk, miután a kemencét inerciós rezsimben lehûtöttük, ami azt jelenti, hogy az áramtalanított kemence fokozatosan szobahõmérsékletig hûlt le. A szintézis második szakaszában a kapott reakciótermékeket achát dörzscsészében porrá zuztuk s e porból tablettákat préseltünk. Az ampullákban elhelyezett anyagokat a kemencében fokozatos hevítéssel 1170 K hõmérsékletig melegítettük (30 K/óra sebességgel) 12 órán keresztül, miután 870 K-re lehûtöttük. E hõmérsékleten az ampullákat 250 órán keresztül kitartottuk, majd hideg vízben edzettük. Az igy nyert anyagmintákat használtuk fel kristályszerkezetük meghatározására és fizikai tulajdonságaik vizsgálatára 3 . A kvaterner vegyületek kristályszerkezetének vizsgálatát pormódszerrel végeztük. A diffrakciós reflexek kísérleti intenzitásainak halmazát a Rietweld (CuK á sugárzás) és a STOE STADI P Image Plate detektorral ellátott Huber Guinier kamera (AgK a sugárzás) segítségével kaptuk a szögek 2Q = 10-100 0 tartományában a pásztázás 0,02-0,05 0 lépcsõzetes rezsimjében és 20-40 sec expozicióval. A kristályszerkezetek pontosítása céljából az intenzitások kiszámítását a CSD program segítségével végeztük, a kristályparaméterek korrigálását pedig a Rietweld módszerrel. A kvaterner vegyületek anyagmintái elektrofizikai jellemzõinek tanulmányozása céljából e mintákat üvegen csiszoltuk, M20-M7 szemcsenagyságú csiszolóporok 123. évfolyam, 3. szám, 2017.
doi:10.24100/mkf.2017.03.134 fatcat:ijb2czqdqve2de7owckdx7khma