Пластичные полупроводниковые твердые растворы Ag2S-Ag2Se

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучены полупроводниковые твердые растворы в системе Ag2S-Ag2Se. Показано, что моноклинные твердые растворы на основе Ag2S имеют пластичность, превышающую пластичность сульфида и селенида серебра. Продемонстрирована возможность получения из них холодной прокаткой проволоки и фольги. Изучены концентрационные зависимости оптической ширины запрещенной зоны и коэффициента Зеебека. Показано, что интенсивная деформация (холодная прокатка) не приводит к изменению параметров температурных зависимостей электропроводности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. С. Тверьянович

Институт химии Санкт-Петербургского государственного университета

Автор, ответственный за переписку.
Email: y.tveryanovich@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. В. Смирнов

Институт химии Санкт-Петербургского государственного университета

Email: y.tveryanovich@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. С. Тверьянович

Институт химии Санкт-Петербургского государственного университета

Email: y.tveryanovich@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

О. В. Глумов

Институт химии Санкт-Петербургского государственного университета

Email: y.tveryanovich@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

О. В. Толочко

Санкт-Петербургский политехнический университет

Email: y.tveryanovich@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

И. А. Касаткин

Институт химии Санкт-Петербургского государственного университета

Email: y.tveryanovich@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. В. Томаев

Институт химии Санкт-Петербургского государственного университета; Санкт-Петербургский технологический институт

Email: y.tveryanovich@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

А. А. Абрамович

Институт химии Санкт-Петербургского государственного университета

Email: y.tveryanovich@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Shi X., Chen H., Hao F., Liu R., Wang T., Qiu P., Chen L. Room-temperature ductile inorganic semiconductor. // Nature Materials, 2018. V. 17. N 5. P. 421–426.
  2. Tveryanovich Y.S., Fazletdinov T.R., Tverjanovich A.S., Fadin, Y. A.; Nikolskii A. B. Features of Chemical Interactions in Silver Chalcogenides Responsible for Their High Plasticity. // Russ. J. Gen. Chem. 2020. V. 90. № 11. P. 2203–2204.
  3. Evarestov R.A., Panin A.I., Tverjanovich Y.S. Argentophillic Interactions in Argentum Chalcogenides: First Principles Calculations and Topological Analysis of Electron Density.// J. Comput. Chem. 2021. V. 42. № 4. P. 242–247.
  4. Tveryanovich Y.S., Fazletdinov T.R., Tverjanovich A.S., Pankin D. V., Smirnov E. V., Tolochko O.V., Panov M.S., Churbanov M.F., Skripachev I.V., Shevelko M.M. Increasing the Plasticity of Chalcogenide Glasses in the System Ag2Se–Sb2Se3–GeSe2 // Chem. Mater. 2022. V. 34. № 6. P. 2743–2751.
  5. Pal’Yanova G.A., Chudnenko K.V., Zhuravkova T.V. Thermodynamic properties of solid solutions in the system Ag2S–Ag2Se.// Thermochim. Acta. 2014. V. 575. P. 90–96.
  6. Pingitore N.E., Ponce B.F., Eastman M.P., Moreno F., Podpora C. Solid solutions in the system Ag2S-Ag2Se // J. Mater. Res. 1992. V. 7. № 8. P. 2219–2224.
  7. Dalven R., Gill R. Energy Gap in b-Ag2Se // PhysRev. 1967. V. 159. P. 645–649.
  8. Zhao Z., Wei H., Mao W.L. Pressure tuning the lattice and optical response of silver sulfide.// Appl. Phys. Lett. 2016. V. 108. № 26. 261902.
  9. Kimura M., Kamiya T., Nakanishi T., Kenji N., Hideo H. Intrinsic carrier mobility in amorphous In–Ga–Zn–O thin-film transistors determined by combined field-effect technique. // Appl. Phys. Lett. 2010. V. 96. № 26. 262105.
  10. Somogyi K., Panine P., Sáfrán G. Temperature dependence of the carrier mobility in Ag2Se layers grown on NaCl and SiOx substrates. // Acta Phys. Hungarica. 1994. V. 74. № 3. P. 243–255.
  11. Mi W., Qiu P., Zhang T., Lu Y., Shi X., Chen L. Thermoelectric transport of Se-rich Ag2Se in normal phases and phase transitions. // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 104. № 13. 133903.
  12. Tver’yanovich, Y.S., Fazletdinov, T.R., Tomaev, V.V. Peculiarities of the Effect of Silver Chalcogenides on the Glass-Formation Temperature of Chalcogenide Glasses with Ionic Conduction.// Russ J Electrochem. 2023. V. 59. P. 567–572.
  13. Milman Y.V., Chugunova S.I., Goncharova I.V. Golubenko А.А. // Prog. Phys. Met. 2018. V. 19. № 3. P. 271–280.
  14. Gu X.J., McDermott A.G., Poon S.J., Gary J. S. Critical Poisson’s ratio for plasticity in Fe–Mo–C–B–Ln bulk amorphous steel.// Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. № 21. 211905.
  15. Yang G.N., Sun B.A., Chen S.Q., Gu J. L., Shao Y., Wang H., Yao K. F. Understanding the effects of Poisson’s ratio on the shear band behavior and plasticity of metallic glasses. // J. Mater. Sci. 2017. V. 52. № 11. P. 6789–6799.
  16. Sanditov D.S., Mantatov V.V., Sanditov B.D. Poisson ratio and plasticity of glasses. // Tech. Phys. 2009. V. 54. № 4. P. 594–596.
  17. Ge J.P., Li Y.D. Ultrasonic synthesis of nanocrystals of metal selenides and tellurides. // J. Mater. Chem. 2003. V. 13. № 4. P. 911–915.
  18. Mitkova M., Wang Y., Boolchand P. Dual Chemical Role of Ag as an Additive in Chalcogenide Glasses. // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 83. № 19. P. 3848–3851.
  19. Tveryanovich Y.S., Razumtcev A.A., Fazletdinov T.R. A. S. Tverjanovich, E. N. Borisov. Fabrication of stoichiometric oriented Ag2Se thin film by laser ablation.// Thin Solid Films. 2018. V. 666. P. 172–176.
  20. Tveryanovich Y.S., Razumtcev A.A., Fazletdinov T.R., Krzhizhanovskaya M.G., Borisov E.N.. Stabilization of high-temperature Ag2Se phase at room temperature during the crystallization of an amorphous film. // Thin Solid Films. Elsevier. 2020. V. 709. № 138187.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Образцы твердых растворов в виде цилиндра, полученного прессованием (а), а также в виде фольги (б) и проволоки (в), полученных холодной прокаткой.

Скачать (152KB)
3. Рис. 2. а – Красные кружки и квадраты – концентрационная зависимость микротвердости для двух областей твердых растворов (наши данные). Пунктирные черные линии – энергия смешения для твердых растворов (I) и (II) при 298 K [5]. Заштрихованная область разделяет твердые растворы на основе Ag2S и твердые растворы на основе Ag2Se. б – Концентрационная зависимость объема элементарной ячейки для двух областей твердых растворов [6]. в – Концентрационная зависимость пластичности по Мильману (наши данные).

Скачать (203KB)
4. Рис. 3. Обзорный спектр оптического поглощения в ИК диапазоне. 1 – 0.2 Ag2Se, 2 – 0.1 Ag2Se, 3 – 0 Ag2Se. На вставке – концентрационная зависимость оптической ширины запрещенной зоны.

Скачать (169KB)
5. Рис. 4. а – Концентрационная зависимость константы Зеебека. Звездочкой отмечен результат, полученный измерением ТЭДС термопар, скрученных из проволоки изучаемого полупроводника и проволок референтных металлов. б – Температурные зависимости удельной проводимости объемных образцов (светлые квадраты и кружки) и полученных из них прокаткой пленочных образцов (темные кружки и квадраты). Состав образцов и энергии активации проводимости указаны на рисунке.

Скачать (132KB)
6. Рис. 5. Сравнение дифрактограмм исходного слитка Ag2S (нижняя) и фольги, полученной из него холодной прокаткой (верхняя).

Скачать (117KB)

© Российская академия наук, 2024