UA153137U

UA153137U - СПОСІБ ВИРОЩУВАННЯ МОНОКРИСТАЛІВ АРГЕНТУМ(І) БІСМУТ(ІІІ) ГЕКСАСЕЛЕНОГІПОДИФОСФАТУ AgBiP<sub>2</sub>Se<sub>6</sub> МЕТОДОМ СПРЯМОВАНОЇ КРИСТАЛІЗАЦІЇ З РОЗПЛАВУ

Info

Publication number: UA153137U
Application number: UAU202204312U
Authority: UA
Inventors: Вікторія Іванівна Сабов; Артем Ігорович Погодін; Михайло Йосипович Філеп; Тетяна Олександрівна Малаховська; Ігор Євгенович Барчій; Мар'ян Юрійович Сабов
Original assignee: Державний Вищий Навчальний Заклад "Ужгородський Національний Університет"
Priority date: 2022-11-14
Filing date: 2022-11-14
Publication date: 2023-05-24

Abstract

Спосіб вирощування монокристалів аргентум(І) бісмут(III) гексаселеногіподифосфату AgBiP2Se6 включає нагрівання вакуумованих конусоподібних ростових кварцових ампул, що містять попередньо синтезований із елементарних компонентів тетрарний селенід. При цьому використовують вихідну шихту стехіометричного складу, ріст монокристалу направленою кристалізацією з розплаву здійснюють у вертикальній двозонній трубчатій печі опору із градієнтом температури у точці кристалізації 6 K/мм. Перед формуванням зародка ампулу витримують 24 год. у гарячій зоні при температурі 783 K. Формування зародка здійснюють у нижній конусоподібній частині ампули методом збірної рекристалізації протягом 48 год. Вирощування монокристалу проводять методом спрямованої кристалізації з розплаву зі швидкістю 0,6-0,7 мм/год. Тривалість відпалу у зоні кристалізації проводять протягом 120 год. при температурі 550 K, після чого охолоджують монокристал до кімнатної температури зі швидкістю 5 K/год.

Description

Корисна модель належить до галузі неорганічної хімії та неорганічного матеріалознавства, зокрема стосується способів одержання монокристалів складних тетрарних халькогенідів сімейства гексахалькогіподифосфатів, окремі представники яких мають перспективні фероелектричні, термоелектричні та нелінійно оптичні властивості.

Найбільш близьким до запропонованого є спосіб вирощування монокристалу сполуки

АдБрР2Бе6є методом спрямованої кристалізації з розплаву (1).

Задача корисної моделі полягає в одержанні якісного значного розміру монокристалу

АдвіРоБев.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі вирощування монокристалів аргентум(І) бісмут(ІЇ) гексаселеногіподифосфату АдВіР»беє, який включає нагрівання вакуумованих конусоподібних ростових кварцових ампул, що містять попередньо синтезований (із елементарних компонентів тетрарний селенід, згідно з корисною моделлю, використовують вихідну шихту стехіометричного складу, ріст монокристалу направленою кристалізацією з розплаву здійснюють у вертикальній двозонній трубчатій печі опору із градієнтом температури у точці кристалізації б К/мм, перед формуванням зародка ампулу витримують 24 год. у гарячій зоні при температурі 883 К, формування зародка здійснюють у нижній конусоподібній частині ампули методом збірної рекристалізації протягом 48 год., вирощування монокристалу проводять методом спрямованої кристалізації з розплаву зі швидкістю 0,6-0,7 мм/год., тривалість відпалу у зоні кристалізації проводять протягом 120 год. при температурі 550 К, після чого охолоджують монокристал до кімнатної температури зі швидкістю 5 К/год.

Сполука АЯВіР2беє утворюється у почетвереній системі Ад-Ві-Р-бе та плавиться при температурі 833,17 К (21. Згідно з ІЗ| Ао9ВіР»2беє кристалізується у ромбоедричній сингонії, просторова група В-3 з параметрами решітки: а-6.6524(13) А, с-39.615(15) А, а відповідно до (4) у моноклінній сингонії С2/т з параметрами а-6.20(2) А, р-10.71(3) А, с-6.90(2) А, В-107.20(7)37.

Наявні експериментальні та теоретичні дані доводять анізотропію оптичних констант, спричинену шаруватою структурою сполуки АаВіР25еє, що відкриває перспективу його застосування в ооптоелектричних пристроях (5). До того ж, висока спайність вздовж кристалографічних площин (001) вказує на можливість формування якісних 20 структур, які крім фероелектричних, мають акустичні властивості, поєднання яких відкриває перспективу їх

Зо застосування у пристроях наноелектроніки, наномеханіки та п'єзоелектрики |бЇ, що разом доводить важливість вирішення практичної проблеми одержання фазово однорідних монокристалів АОВіР25ев.

Враховуючи конгруентний характер плавлення, найбільш підходящим способом вирощування монокристалів є метод спрямованої кристалізації за Бріджменом.

Спосіб здійснювали наступним чином.

Синтез вихідної шихти для одержання монокристалів аргентум() бісмут(П) гексаселеногіподифосфату АаВіР2бєеє проводили із стехіометричого співвідношення елементарних компонентів високої чистоти: срібла (99.999 95), бісмуту (99.999 95), фосфору (99.9999 95), селену (99.9999 95) у вакуумованих до 0.13 Па кварцових ампулах, використовуючи прямий однотемпературний метод синтезу в горизонтальній печі опору. Режим синтезу включав у себе нагрів шихти стехіометричного складу зі швидкістю 50 К/год. до 973 К, з наступною витримкою протягом 48 год. для поступового зв'язування срібла. Остаточна гомогенізація шихти досягалася відпалом при 573 К протягом 120 год. Охолодження до температури відпалу 573 К здійснювали із швидкістю 30 К/год. Охолодження до кімнатної температури здійснювали в режимі виключеної печі.

Синтезовану сполуку завантажували у конусоподібну ростову ампулу, що зумовлювалось високою в'язкістю розплаву АдВіР25еєв. Ріст монокристалів проводили у вертикальній двозонній трубчатій печі опору (температура зони розплаву 883 К, зони відпалу - 550 К). Попередньо проводилась 24-годинна витримка ампули у гарячій зоні. На першому етапі росту проводилося формування зародку в нижній конусоподібній частині ампули методом збірної рекристалізації протягом 48 год. В подальшому відбувалося нарощування кристалу на сформованій затравці шляхом переміщення фронту кристалізації зі швидкістю 0,6-0,7 мм/год. Температура, час відпалу у зоні кристалізації та швидкість охолодження до кімнатної температури становили 550

К, 120 год., 5 К/год., відповідно.

Таким чином, одержано монокристали стехіометричного складу без тріщин та інших неоднорідностей (Фіг. 1). Максимальна довжина кристалів складала 45 мм, діаметр - 16 мм.

Одержані зразки монокристалів аргентумі(І) вісмут(І) гексаселеногіподифосфату АдвВіР25ев досліджували методом рентгенівського фазового аналізу (РФА), дифрактометр ДРОН-4.07,

СиКо-випромінювання, Мі-фільтр, диференційного термічного (ДТА) та мікроструктурного 60 аналізів. Експериментальна дифрактограма АаВіРо5ев (Фіг. 2) ідентична до розрахованої, згідно з літературними даними |З| ромбоедричної модифікації АдВіР»бевє, просторовою групою В-3, з параметрами гратки: а-6.6584(5) А, с-39.687(4) А. Температура плавлення сполуки на термограмі відповідає 8305 К (Фіг. 3), що добре узгоджується з температурою плавлення

АдВіР»2беє, яка наведена у літературі І41. Однофазність монокристалів також доведена результатами мікроструктурного аналізу (Фіг. 4).

Запропонований спосіб технологічно зручний, характеризується хорошою відтворюваністю в одержанні якісних значних розмірів монокристалів і може бути виконаний на стандартному устаткуванні.

Корисна модель може бути використана при одержанні патентозахищеного оптоелектричного матеріалу.

Джерела інформації: 1. Патент України на корисну модель Мо 148126 "Спосіб вирощування монокристалів аргентумі(І) стибій(ІІ) гексаселеногіподифосфату АдОрР2Беє методом спрямованої кристалізації з розплаву" МПК СЗОВ 9/00, СЗОВ 9/04 // Сабов В.І.; Погодін А.І.; Філеп М.Й.; Сабов М.Ю. - Ме и 202100526; заявл. 09.02.2021; опубл. 07.07.2021. - Найближчий аналог. 2. Звідітауєг біеїап. ЗМиКкішгспетівзспе Опіегзиспипдеп ап НехаспаІКодепопуродірпозрНаїеп па меглапаїеп Мегбіпаипдеп. різзепаїйоп, 2009,301 р.

З. М.А. Саме, 0. Віїс, 5.0. МапНапаї, 9.0. Вгезпєагх, М.С. Капаїгідіз Оп Ше Іатве|їаг

Сотроцпаз СиВіР2беє, АдВіР»2бевє апа АоВіР2бв. АпійетоеІеснтіс Рпабзе Тгтапейопе Оце ю

Соорегаїме Си" апа Віз: Іоп Моїйоп. Іпогуд. Спет. 44 (2005)5293-5303. 4. Саідате? А., Мапгідне? У., Казапема 9., Аміїа В.Е. Зупіпевзів, спагасівєгігайоп апа еїесігіса ргорепіев ої диаіегпагу зеІеподірпозрнаїев: АМР»беє м/п А-Си, АЯ апа мМ-Ві, 50. Маїег. Везв.

Виїї. 2003, 38, 1063-1072. 5. Тап М. Ми, Кнуг2пип О.У., І амгепіуєм А.А., Сабгеїап В.У., Заром М.І., Заром М.У., РПер

М.У., Рододіп А.І., Вагспіу І.Е., РедогспикК А.О., АпагпуємзКу В., Ріазескі М. Нідніу апізоїморіс

Іауєтейд стгузіа! АавіР»бев: СігоУМИ, єІесігопіс Ббапа-вігисішге апа оріїса! ргорепіє5. Маїег. Снет. апа

РНуз. 2021, 277, 125556. 6. Спиптеї 2папа, Мійап Міє, Аїйшп ри. Іпійіпвіс Ойтапідн Медаїйме Роїіззоп'є Ваїйо іп Тмо-

Оітепвзіопаї! Регтоєїесіїс АВР»Хе Маїетгіа!5. Асіа Ріувзіс-спітіса 5іпіса. 2019,35(10), 1128-1133.

Зо

Claims

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб вирощування монокристалів аргентумії) бісмут(І) гексаселеногіподифосфату АдвіРг5бев, який включає нагрівання вакуумованих конусоподібних ростових кварцових ампул, що містять попередньо синтезований із елементарних компонентів тетрарний селенід, який відрізняється тим, що використовують вихідну шихту стехіометричного складу, ріст монокристалу направленою кристалізацією з розплаву здійснюють у вертикальній двозонній трубчатій печі опору із градієнтом температури у точці кристалізації 6 К/мм, перед формуванням зародка ампулу витримують 24 год. у гарячій зоні при температурі 783 К, формування зародка здійснюють у нижній конусоподібній частині ампули методом збірної рекристалізації протягом 48 год., вирощування монокристалу проводять методом спрямованої кристалізації з розплаву зі швидкістю 0,6-0,7 мм/год., тривалість відпалу у зоні кристалізації проводять протягом 120 год. при температурі 550 К, після чого охолоджують монокристал до кімнатної температури зі швидкістю 5 К/год.