Полупроводниковые твердые растворы Cu2FeSn(Sx,Se1–x)4: синтез, структурные свойства, диаграмма состояния
https://doi.org/10.35596/1729-7648-2025-23-5-27-34
Аннотация
В статье представлены результаты получения крупноблочных поликристаллов системы полупроводниковых твердых растворов Cu2FeSn(Sx,Se1–x)4, образующихся во всем диапазоне концентраций. Установлено, что как соединения Cu2FeSnS4, Cu2FeSnSe4, так и твердые растворы имеют тетрагональную структуру станнита I42̅ m с соотношением параметров элементарной ячейки с/а ∼ 2. Параметры элементарной ячейки изменялись линейно в соответствии с законом Вегарда – от a = (5,704 ± 0,005) Å и с = (11,26 ± 0,01) Å для Cu2FeSnSe4 до a = (5,441 ± 0,005) Å и с = (10,72 ± 0,01) Å для Cu2FeSnS4. Установлены зависимости рентгеновской плотности и температуры Дебая. По результатам дифференциального термического анализа определены температуры плавления образцов, построена диаграмма состояния системы.
Ключевые слова
При поддержке: Исследование выполнено в рамках Государственной программы научных исследований «Материаловедение, новые материалы и технологии», подпрограммы «Физика конденсированного состояния и создание новых функциональных материалов и технологий их получения».
Об авторах
В. В. Хорошко
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (БГУИР)
Беларусь
Беларусь
Хорошко Виталий Викторович, канд. техн. наук, доц., зав. каф. проектирования информационно-компьютерных систем,
220013, Минск, ул. П. Бровки, 6.
Тел.: +375 44 737-99-99.
Т. Н. Осмоловская
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (БГУИР); Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению (НПЦ НАН Беларуси)
Беларусь
Беларусь
Осмоловская Т. Н., аспирант,
Минск.
А. В. Станчик
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению (НПЦ НАН Беларуси)
Беларусь
Беларусь
Станчик А. В., канд. физ.-мат. наук, доц., вед. науч. сотр.,
Минск.
Н. Г. Пугач
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Россия
Россия
Пугач Н. Г., канд. физ.-мат. наук, проф. департамента электронной инженерии,
Москва.
А. С. Дорошкевич
Объединенный институт ядерных исследований
Россия
Россия
Дорошкевич А. С., канд. физ.-мат. наук, доц., нач. группы сектора исследований,
Дубна.
Ю. В. Радюш
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению (НПЦ НАН Беларуси)
Беларусь
Беларусь
Радюш Ю. В., канд. физ.-мат. наук, доц., вед. науч. сотр.,
Минск.
И. И. Кузьмар
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (БГУИР)
Беларусь
Беларусь
Кузьмар И. И., канд. техн. наук, доц., зав. лаб. «Импульсный электролиз и многокомпонентные материалы»,
Минск.
Е. В. Лоско
ОАО «НИИЭВМ»; Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (БГУИР)
Беларусь
Беларусь
Лоско Е. В., инженер; аспирант
Минск.
Список литературы
1. Jing B., Ji J., Hao L., Yang T., Tan E. (2020) DFT Investigation on the Electronic, Magnetic, Mechanical Properties and Strain Effects of the Quaternary Compound Cu2FeSnS4. Crystals. 10 (6), 1–12. https://doi:10.3390/cryst10060509.
2. Rincón C., Quintero M., Moreno E., Power Ch., Quintero E., Henao J. A., et al. (2011) X-Ray Diffraction, Raman Spectrum and Magnetic Susceptibility of the Magnetic Semiconductor Cu2FeSnS4. Solid State Communications. 151 (13), 947–951. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2011.04.002.
3. Xiaolu L., Xianhua W., Daocheng P. (2012) Dilute Magnetic Semiconductor Cu2FeSnS4 Nanocrystals with a Novel Zincblende Structure. Journal of Nanomaterials. 12. https://doi.org/10.1155/2012/708648.
4. Ghemud, V. S., Jadhav P. R., Kolhe P. T., Shelke P. N., Dahiwale S. S., Kshirsagar A. (2023) Experimental and Computational Study of Cu2FeSnS4: An Emerging Quaternary Semiconductor. Optical Materials. 142. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2023.114123.
5. El Khouja O., Negrila C. C., Nouneh K., Secu M., Ebn Touhami M., Matei E., et al. (2022) Bulk and Surface Characteristics of Co-Electrodeposited Cu2FeSnS4 Thin Films Sulfurized at Different Annealing Temperatures. Journal of Alloys and Compounds. 906. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.164379.
6. Salla J. S., Silvestri S., de Moraes Flores E. M., Foletto E. L. (2018) A Novel Application of Cu2FeSnS4 Particles Prepared by Solvothermal Route as Solar Photo-Fenton Catalyst. Materials Letters. 228, 160–163. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.06.004.
7. Dhiman V., Kumar S., Kaur M., Sharma R., Chandel T., Bhardwaj D., et al. (2023) Synergistic Effect of Stirring and Marigold Shaped Cu2FeSnS4 Nanostructure for the Enhanced Performance of Rhodamine B Degradation Under Visible Light. Inorganic Chemistry Communications. 154. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2023.110923.
8. Sahoo M. K., Gusain M., Thangriyal S., Nagarajan R., Ranga Rao G. (2020) Energy Storage Study of Trimetallic Cu2MSnS4 (M: Fe, Co, Ni) Nanomaterials Prepared by Sequential Crystallization Method. Journal of Solid State Chemistry. 282. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2019.121049.
9. Inamdar A. I., Salunke A. S., Hou B., Shrestha N. K., Im H., Kim H. (2023) Highly Durable and Sustainable Copper-Iron-Tin-Sulphide (Cu2FeSnS4) Anode for Li-Ion Batteries: Effect of Operating Temperatures. Dalton Transactions. 34 (52), 12020–12029. https://doi.org/10.1039/D3DT01338C.
10. Quintero M., Moreno E., Alvarez S., Marquina J., Rincón C., Quintero E., et al. (2014) Lattice Parameter Values and Phase Transitions for the Cu2-II-IV-S4(Se4) (II=Mn, Fe, Co; IV=Si, Ge, Sn) Magnetic Semiconductor Compounds. Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales. 34 (1), 28–38.
11. Zhou B., Yan X., Li P., Yang L., Yu D. (2015) Raman Spectroscopy as a Superior Tool to Understand the Synthetic Pathway of Cu2FeSnS4 Nanoparticles. European Journal of Inorganic Chemistry. 16, 2690–2694. https://doi.org/10.1002/ejic.201500189.
12. Ahmadi S., Khemiri N., Cantarero A., Kanzari M. (2024) Effect of Calcination on the Structural, Morphological and Optical Properties of Earth Abundant Cu2FeSnS4 Powders Prepared by Solid-State Reaction. Journal of Solid State Chemistry. 339. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2024.124969.
13. Quintero M., Barreto A., Grima P., Tovar R., Quintero E., Sánchez Porras G., et al. (1999) Crystallographic Properties of I2-Fe-IV-VI4 Magnetic Semiconductor Compounds. Materials Research Bulletin. 34 (14–15), 2263–2270. https://doi.org/10.1016/S0025-5408(00)00166-5.
14. Lindemann F. (1910) About the Сalculation of Molecular Own Frequencies. Physical Magazine. 11 (14), 609–612.
15. Sánchez Porras G., Quintero M., Wasim. S. M. (1990) Journal of Applied Physics Electrical Properties of (CuIn)1−zMn2zTe2 Alloys. Applied Physics. 67 (7), 3382–3386. https://doi.org/10.1063/1.345349
Рецензия
Для цитирования:
Хорошко В.В., Осмоловская Т.Н., Станчик А.В., Пугач Н.Г., Дорошкевич А.С., Радюш Ю.В., Кузьмар И.И., Лоско Е.В. Полупроводниковые твердые растворы Cu2FeSn(Sx,Se1–x)4: синтез, структурные свойства, диаграмма состояния. Доклады БГУИР. 2025;23(5):27-34. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2025-23-5-27-34
For citation:
Khoroshko V.V., Osmolovskaya T.N., Stanchik A.V., Pugach N.G., Doroshkevich A.S., Radyush Yu.V., Kuzmar I.I., Loska A.U. Semiconductor Solid Solutions Cu2FeSn(Sx,Se1–x)4: Synthesis, Structural Properties, State Diagram. Doklady BGUIR. 2025;23(5):27-34. (In Russ.) https://doi.org/10.35596/1729-7648-2025-23-5-27-34
Просмотров:
52
Послать статью по эл. почте 