Введение к работе
Актуальность темы. Исследование соединений элементов подгруппы цинка, легированных элементами III группы, в том числе и 4f элементами (РЗЭ), вызывает большой интерес в связи с использованием их в электронной технике. Внедрение элементов III группы в эти соединения приводит к возникновению дефектов кристаллической решетки, активных в электрическом и оптическом отношении. Такого рода свойства находит все более широкое применение. Так, в частности, были созданы высокочувствительные мишени видикопов с фотослоями из твердых растворов (ZnTe)i-.x(CdTe)x, легированных индием или галлием. При выращивании кристаллов селенида цинка из расплавов галлия получен материал для голубого лазера. Большой интерес представляют также тройные соединения типа AnIB2niC4VI, образующиеся в системе A"CVI-L112S3. Они являются перспективными полупроводниковыми материалами: облаке ч>т люминесцентными свойствами и фоточувствителыюстью, на кристаллах этих соединений обнаружены эффекты персключе-пия и памячи.
Вместе с тем к настоящему времени в физико-химическом отношении системы Zn-Ln-S(Se,Te) почти не изучены. Так практически отсутствуют сведения о диаграммах фазового равновесия, не проводились систематические исследования растворимости лантаноидов или их халькогенидов в ZnS (ZnSe, ZnTc), не предпринимались попытки установить взаимосвязь между формой существования примеси и условиями получения материалов. Неудивительно, что практическая реализация результатов физических исследований в приборные разработки наталкивается на существенные трудности, основным путем преодоления которых является создание научных основ технологии получения их на базе глубоких физико-химических исследований.
Именно это и явилось целью данной работы- исследование фазовых равновесий в системах ZnS-Ln2Si(Ln=La-rPr, Sm,
Gd, Ho.Dy), Zn-Sm2S3, ZnS-NdS, выявление новых неорганических веществ, изучения их электрофизических и оптических свойств, установление их областей применения, в соответствии с которых в ней были поставлены следующие задачи:
- изучение фазового равновесия в системах ZnS-LmS3, Zn-
Sm2S3fZnS-NdS и построение их диаграмм состояния;
разработка технологических условий выращивние монокристаллов новых фаз методом химической транспортной реакции (ХТР);
изучение физико-химических, электрофизических, оптических и люминесцентных свойств соединений и твердых растворов на основе сульфида цинка;
- на основе полученных данных установление возможных форм внедрения РЗЭ в кристаллы сульфида цинка при различных условиях легирования. Полученные результаты позволили решить и прикладную задачу: определить условия получения фоточувствительных материалов сульфида цинка, легированных РЗМ, а также возможность применения этих материалов в технических целях.
Научная новизна. С использованием комплекса методов физико-химического анализа впервые изучены характер взаимодействия в системах ZnS-LajS3, ZnS-Ce2S3, ZnS-Pr2S3, ZnS- Gd2S3, ZnS-Dy2S3, ZnS-Sm2S3 и построены их фазовые диаграммы.
Выделены в индивидуальном виде выявленные в настоящей работе соединения типа ZnLmS^ впервые даны их химические, кристаллохимические характеристики; впервые исследованы оптические и люминесцентные свойства соединений ZnLll2S4 и твердых растворов (ZnS)i-x(LmS3)x.
Практическая ценность работы. Представленные фазовые диаіраммьі являются справочными материалами и могут быть использованы для разработки технологии синтеза соединений ZnLri2S4. Полученные тройные соединения, а также твердые растворы (ZnS)i-x(Lri2S3)x являются фоточувствительными материалами и обладают фотолюминесценцией. Эти материалы рекомендуются для использования в электронной промышленности.
На защиту выносятся:
результаты экспериментальных работ, представленные в виде 8-ми диаграмм состояния систем типа ZnS-LmS.i, ZnS-NdS, Zn-SmjS?;
характер образования и физико-химические свойства обнаруженных новых и ранее неизвестных тройных соединений и твердых растворов;
- характер образования и температура плавления соединений
типа ZnLn?S4, ZnLnSz;
-режим выращивания монокристаллов, кристаллохимические, электрофизические, оптические и люминесцентные характеристики впервые выявленных соединений и твердых растворов.
Апробация работы. Основные резулыанл доложены и обсуждены на: III Всесоюз. научно- техн. конф. "Материаловедения халькогенидных полупроводников" (Черновцы, 1991 г.); Республиканской конференции- "Кристаллохимия и синтез неорганических соединений (Баку, 1993 г.); Республиканском симпозиуме по физическим свойствам магнитных полупроводников и родственных им соединений (Баку, 1992 г.); Второй республиканской конференции "Физико-химический анализ и неорганическое материаловедение" (Баку, 1996 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них 3 в зарубежных специализированных журналах.
Объем и структура работы. Диссертационная работа
изложена на страницах машинописного текста, состоит из
введения, пяти глав, заключения и выводов, 53 рисунков, 29 таблиц, списка использованной литературы, выключающих 142 наименований работ.