Ионный и электронный перенос в твердых растворах суперионных халькогенидов меди, серебра и лития

• Автор: Балапанов, Малик Хамитович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 322 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

1. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ СИНТЕЗ. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И ФАЗОВЫЕ СООТНОШЕНИЯ

1.1. Характерные особенности кристаллической структуры суперионных проводников

1.1.1 Классификация суперионных проводников

1.1.2 Структурные аспекты быстрой диффузии ионов в СИП

1.2. Литературные данные по кристаллической структуре и фазовым соотношениям в исследуемых системах

1.2.1 Кристаллическая структура и фазовые соотношения в системе Cu2Se-Ag2Se

1.2.2 Кристаллическая структура и фазовые соотношения в системе Си28е -1л28е

1.2.3 Кристаллическая структура и фазовые соотношения в системе Си28 -ЫгБ

1.3. Синтез и аттестация фаз. Подготовка образцов для исследований

1.4. Методика рентгеноструктурных исследований

1.4.1. Методика прецизионного определения параметров элементарной ячейки
1.4.2. Рентгеновский метод определения температуры Дебая
1.4.3. Методика расчета относительных интегральных интенсивностей
1.5. Результаты исследования кристаллической структуры и фазовых соотношений в системе Си28 -1Л28 и их обсуждение
1.6. Результаты исследования кристаллической структуры и фазовых соотношений в системе Си28е -1л28е и их обсуждение
Выводы к главе
2. ИССЛЕДОВАНИЕ КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ Си2Бе -А§2Бе и Си2Бе - ЬЬБе
2.1. Обзор литературы
2.2. Методика кулономстрического титрования
2.3. Экспериментальные результаты по исследованию кристаллохимических особенностей твердых растворов Си2Бе -А§2Бе и их обсуждение
2.3.1. Кривые кулонометрического титрования и ширина области гомогенности твердых растворов Си28е -Ag2Se на основе Си28е
2.3.2. Кривые кулонометрического титрования и ширина области гомогенности твердых растворов на основе Ag2Se
2.4. Экспериментальные результаты по исследованию кристаллохимических особенностей твердых растворов Си28е-Ы28с на основе Си28е и их обсуждение
2.5. Энтропия и энтальпия твердых растворов Си28е-А§28с и Си28е-1л28е
2.5.1. Теоретические подходы к изучению термодинамики
суперионных проводников
2.5.2 Энтропия и энтальпия твердых растворов Си28е -Ag2Se
2.5.3 Энтропия и энтальпия твердых растворов Си28е -1л28е

Выводы к главе
3. ЭЛЕКТРОННЫЙ ПЕРЕНОС В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ Cu2Sc -Ag2Se, Cu2Se-Li2Se, Cu2S-Li2S В ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ И НЕИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
3.1. Литературные данные по электронному переносу в исследуемых материалах
3.1.1 Электронный перенос в бинарных халькогенидах
3.1.2. Электронные свойства сплавов Ag2Se-Cu2Se
3.1.3. Электрофизические свойства халькогенидов меди, легированных железом и другими элементами
3.2. Некоторые вопросы теории переноса электронов в снльнолегнрованных и неупорядоченных полупроводниках
3.2.1. О возможности реализации состояний промежуточного и сильного легирования в халькогенидах меди
3.2.2. Плотность электронных состояний в сильнолегированных полупроводниках
3.3. Методика измерений электронной проводимости, коэффициента электронной термо-эдс н коэффициента Холла
3.3.1. Метод измерения парциальной электронной проводимости
3.3.2. Метод измерений коэффициента электронной термо-эдс
3.3.3. Метод измерения коэффициента Холла
3.3.4. Экспериментальная установка и описание эксперимента
3.4. Результаты экспериментальных исследований электронного переноса в системе Cu2Sc-Ag2Se и их обсуждение
3.4.1. Электронная проводимость, эффект Холла и термо-эдс в твердых растворах на основе кубической фазы Ag2Se
3.4.2. Оценка концентрации электронов и дырок в стехиометрическом составе и эффективной массы электронов из кривых кулонометрического титрования
3.4.3. Обсуждение результатов экспериментального исследования областей гомогенности в твердых растворах на основе кубической фазы Ag2Se
3.4.4. Электронная проводимость и термо-эдс в твердых растворах на основе кубической фазы Cu2Se
Выводы к § 3
3.5. Экспериментальные результаты по электронному переносу в сплавах Cu2S-Li2S и их обсуждение
3.5.1. Электронная проводимость и эффект Холла
3.5.2. Электронная термо-эдс
3.6 Экспериментальные результаты по электронному переносу в сплавах Cu2Se-Li2Se и их обсуждение
3.6.1 Электронная проводимость
3.6.2 Электронная термо-эдс
Выводы к § 3
Резюме к главе

4. ИОННЫЙ ПЕРЕНОС В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ Сі^е ^28е, Сі^с-^е, Сигв-І^в В ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ И НЕИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
4.1 Модели п механизмы ионной проводимости в СИП
4.1.1 Модель Райса и Рота
4.1.2 Модель исключенного объема и каналы проводимости
4.2 Литературные данные но ионному переносу в исследуемых материалах
4.2.1 Общая характеристика ионной проводимости в СИП на основе халькогенидов меди и серебра
4.2.2 Связь теплоты переноса ионов и энергии активации
ионной проводимости в СИП
4.2.3 Связь ионной и электронной проводимости в СИП
4.2.4 Влияние структурных несовершенств на ионную проводимость
4.3 Методика измерений ионной проводимости и коэффициента
ионной термо-эдс
4.3.1 Методика измерения ионной проводимости
4.3.2 Методика измерения коэффициента ионной термоэдс и эффекта Соре
4.4 Экспериментальные результаты по ионному переносу
в системе Ag2Se-CU2Se и их обсуждение
4.4.1 Ионная проводимость, ионная термо-эдс и эффект Соре в твердых растворах на основе кубической фазы Ag2Se
4.4.2 Ионная проводимость, ионная термо-эдс и термодиффузия в твердых растворах на основе кубической фазы Си28е
4.4.2.1 Суммарная ионная проводимость
4.4.2.2 Разделение вкладов ионов серебра и меди в суммарную ионную проводимость
4.4.2.3 Модель разупорядочения катионной подрешетки
твердых растворов (AgxCul.x)2Se
4.4.2.4 Явления тепло- и массо-переноса в неизотермических условиях
в кубической фазе селенида меди и в твердых растворах на ее основе
4.4.3 Термодиффузия серебра в ячейке Ag/Agl.9Cuo.lSe/Ag в неизотермических словиях
4.5 Экспериментальные результаты по ионному переносу в сплавах Сигве-Ь^е и их обсуждение
4.5.1 Ионная проводимость
4.5.2 Ионная термо-эдс
4.5.3 Самодиффузия катионов
4.6 Экспериментальные результаты по ионному переносу в сплавах Си28-ІЛ28 и их обсуждение
4.6.1 Ионная проводимость
4.6.2 Самодиффузия катионов
4.7 Экспериментальные результаты по влиянию размеров зерен на ионную проводимость в твердых растворах на основе селенида и сульфида меди
Выводы к § 4
Резюме к главе
с= 6.761 А, в интервале температур 465-475 °С зафиксирована ГЦК решетка.
При 500 °С параметр решетки а= 5.735 А.
Кроме того, Дюрле выделил в особую самостоятельную фазу соединение Си1.968, которая имеет следующие характеристики: при
комнатной температуре обладает низкой симметрией, выше 100 °С -кубической симметрией; иногда, при закалке от температур выше 320 °С, вместе с низкотемпературной модификацией наблюдается некоторое метастабильное состояние этой фазы, хотя при нагреве низкотемпературная фаза сразу превращается в кубическую, минуя это метастабильное состояние. Рентгенограмма фазы в метастабильном состоянии соответствует

примитивной тетрагональной решетке с параметрами а- 4.008 и с= 11.268 А.
Чистый ромбический халькозин Дюрле наблюдал лишь при составе Си2Б, и уже при составе Си^дБ по его данным наряду с ромбическим халькозином присутствует фаза Си^бБ в метастабильном состоянии.
Веефриц [102] при исследовании температурной зависимости электропроводности СщБ, находящегося в равновесии с Си, установил, что при нагреве гексагональная фаза исчезает при 438 °С, при охлаждении кубическая фаза исчезает при 422 °С. Поэтому температурой полиморфного превращения он считает (430+8) °С. Пост и Кубашевский [111] при измерении удельной теплоемкости Си28 от 70 до 550 °С для температур первого и второго полиморфного превращения получили значения 103 и 444 °С. Позже Кубашевский уточнил, что эти температуры равны для Сщ.д^Б 94 и 420 °С, для СщдаБ - 90 и 400 °С и для 011,95358- 92 и 316 °С соответственно [112].
Веефриц [102], исследуя рентгенографически фазы Си28, Си^Б, Си,.9508, Си^Б, СщдооБ, при 400° выявил, что лишь первая фаза
имеет гексагональную решетку, все остальные - ГЦК. Следовательно, область существования гексагональной фазы и смеси гексагональной и кубической фаз лежат между первыми двумя составами