Вирощування монокристалів твердих розчинів Ag7+x(P1-xGex)S6 (x = 0.1; 0.25; 0.33)

Abstract

Резюме. Тернарні аргіродити срібла проявляють широкий спектр властивостей та відносять до перспективних твердотільних провідників, термоелектриків, фотовольтаїчних та нелінійнооптичних матеріалів. Це забезпечується особливістю кристалічної структури аргіродитів, що поєднує жорстку аніонну та розупорядковану катіонну підрешітку. Дана робота присвячена розробці режиму вирощування якісних монокристалічних зразків твердих розчинів на основі фосфор-вмісного аналогу аргіродиту Ag7+x(P1-xGex)S6 (x = 0.1; 0.25; 0.33) методом спрямованої кристалізації з розплаву. Полікристалічні сплави твердих розчинів Ag7+x(P1-xGex)S6 (x = 0.1; 0.25; 0.33) одержували з попередньо синтезованих Ag7PS6 та Ag8GeS6. Синтез проводили одностадійним однотемпературним методом при максимальній температурі 1010°C. Фазовий склад сплавів встановлювали методом РФА. Фазовий аналіз одержаних полікристалічних сплавів не виявив рефлексів домішкових фаз. Результати термічних досліджень сплавів Ag7+x(P1-xGex)S6 використані для розробки технологічного режиму вирощування монокристалів. Вирощування монокристалів Ag7+x(P1-xGex)S6 здійснювали з розплаву методом спрямованої кристалізації. В результаті проведеного дослідження одержано якісні монокристали твердих розчинів Ag7+x(P1-xGex)S6 (x = 0.1; 0.25; 0.33). За результатами РФА встановлено, що твердий розчин складу Ag7.1(P0.9Ge0.1)S6 кристалізується у примітивній кубічній комірці ПГ P213, а тверді розчини Ag7.25(P0.75Ge0.25)S6 та Ag7.33(P0.67Ge0.33)S6 кристалізується у метастабільній за кімнатної температури високотемпературній модифікації з ПГ F-43m.

Abstract. Ternary silver argyrodites exhibit a wide range of properties and are classified as promising solid-state conductors, thermoelectrics, photovoltaic and nonlinear optical materials. This is ensured by the peculiarity of the crystal structure of argyrodites, which combines a rigid anionic and a disordered cationic sublattice. This work is devoted to the development of a technological regime for growing high-quality single-crystalline samples of Ag7+x(P1-xGex)S6 (x = 0.1; 0.25; 0.33) solid solutions by the method of directed crystallization from the melt. Polycrystalline alloys of Ag7+x(P1- xGex)S6 (x = 0.1; 0.25; 0.33) solid solution were obtained from previously synthesized ternary Ag7PS6 and Ag8GeS6. The synthesis was carried out by a single-stage and single-temperature method at a maximum temperature of 1010°C. The phase composition of the synthesized alloys was determined by the XRD method. Phase analysis of the obtained polycrystalline alloys did not reveal reflections of impurity phases. The results of thermal studies of Ag7+x(P1-xGex)S6 alloys were used to develop a technological regime for single crystals growth. Ag7+x(P1-xGex)S6 single crystal was grown from the melt by the directional crystallization method. As a result of the research, high-quality single crystals of Ag7+x(P1-xGex)S6 solid solutions (x = 0.1; 0.25; 0.33) were obtained. According to the results of Xray diffraction, it was established that the solid solution of the composition Ag7.1(P0.9Ge0.1)S6 crystallizes in the primitive cubic cell of SG P213, and the solid solutions Ag7.25(P0.75Ge0.25)S6 and Ag7.33(P0.67Ge0.33)S6 crystallizes in a metastable at room temperature high-temperature modification with SG F-43m.