Синтез и свойства синтетического айкинита PbCuBiS3

Целью данной работы является синтез и исследование свойств синтетического айкинита, PbCuBiS3.Синтез проводили в откачанных кварцевых ампулах в течение 7–8 ч, максимальная температура составляла 1250–1325 К. Далее образцы охлаждали и выдерживали при 600 К в течение недели. Потом ампулы вскрывали, образцы тщательно перетирали и после плавки отжигали при 600–800 К в зависимости от состава не менее двух недель для приведения образцов в равновесное состояние. Отожженные образцы исследовали методами дифференциально-термического (ДТА), рентгенофазового (РФА), микроструктурного (МСА) анализов, а также измерением микротвердости и определением плотности. РФА проводили на рентгеновском приборе модели Д 2 PHASER с использованием CuKa- излучении Ni-фильтр.Комплексом методов физико-химического анализа изучены разрезы CuBiS2–PbS, Cu2S–PbCuBiS3, Bi2S3–PbCuBiS3, PbBi2S4–PbCuBiS3, PbBi4S7–PbCuBiS3 квазитройной системы Cu2S–Bi2S3–PbS и построены их фазовые диаграммы.Установлено, что кроме сечения PbBi2S4–PbCuBiS3 все разрезы квазибинарные и характеризуются наличием ограниченных областей растворимости на основе исходных компонентов.При изучении разреза CuBiS2–PbS установлено образование четверного соединения состава PbCuBiS3, встречающееся в природе в виде минерала айкинита, плавящегося конгруэнтно при 980 К. Установлено, что соединение PbCuBiS3 кристаллизуется в ромбической сингонии с параметрами решетки: а = 1.1632, b = 1.166, с = 0.401 нм, прост. группа Pnma, Z = 4. Методами ДТА и РФА установлено, что соединение PbCuBiS3 является фазой переменного состава с областью гомогенности от 45 до 52 мол. % PbS. Соединение PbCuBiS3 является дырочным полупроводником с шириной запрещенной зоны ΔЕ = 0.84 эВ. ЛИТЕРАТУРА 1. Zhang Y-X., Ge Z-H., Feng J. Enhanced thermoelectric properties of Cu1.8S via introducing Bi2S3 andBi2S3/Bi core-shell nanorods. Journal of Alloys and Compounds. 2017;727: 1076–1082. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.08.2242. Mahuli N., Saha D., Sarkar S. K. Atomic layer deposition of p-type Bi2S3. Journal of Physical ChemistryC. 2017;121(14): 8136–8144. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b126293. Ge Z-H, Qin P., He D, Chong X., Feng D., Ji Y-H., Feng J., He J. Highly enhanced thermoelectric propertiesof Bi/Bi2S3 nano composites. ACS Applied Materials & Interfaces. 2017;9(5): 4828–4834. DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.6b148034. Savory C. N., Ganose A. M., Scanlon D. O. Exploring the PbS–Bi2S3 series for next generation energyconversion materi