Технология гипотиофосфата олова и сульфоиодида сурьмы с использованием синтеза в растворах и свойства пьезоматериалов на их основе

• Автор: Медведева, Екатерина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Гипотиофосфат олова и его аналоги

1.1.1 Структура и фазовые превращения ЗщРгЗб

1.1.2 Диэлектрические свойства монокристаллов гипотиофосфата олова

1.1.3 Получение и свойства тонких пленок

1.1.4 Способы получения тиофосфатов различных металлов

1.1.4.1 Неводные способы синтеза тиофосфатов

1.1.4.2 Способы синтеза тиофосфатов в растворах

1.1.5 Системы, относящиеся к гипотиофосфату олова
и его прекурсорам
1.1.5.1 Системы сера - фосфор, олово - фосфор
и олово - сера
1.1.5.2 Тройная система олово - фосфор - сера
1.2 Сульфоиодид сурьмы и материалы на его основе
1.2.1 Морфология и доменная структура сульфоиодида сурьмы
1.2.2 Способы получения сульфоиодида сурьмы и их анализ
1.2.3 Способы получения монокристаллов и текстур 8ЬЬ
1.2.5 Влияние физико-химических факторов на пьезоэлектрические свойства и точку Кюри
материалов на основе БЬ
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Методика синтеза
2.1.1 Исходные реагенты и их подготовка

2.2 Основное используемое оборудование
2.3 Основные методы исследования
2.3.1 Рентгенофазовый анализ (РФА)
2.3.2 Сканирующая зондовая микроскопия
2.3.3 Измерение электрофизических характеристик
2.3.4 Химический анализ
3 МЕТОДЫ СИНТЕЗА
3.1 Подготовительный этап к синтезу гипотиофосфата олова
3.1.1 Подготовка прекурсоров
3.1.1.1 Получение сульфидов фосфора
3.1.1.2 Высокотемпературный синтез гипотиофосфатов
лития и натрия
3.1.1.3 Синтез гипотиофосфата натрия в присутствии растворителя
3.1.1.4 Синтез гипотиофосфата натрия из насыщенных растворов
3.3 Тонкопленочные изделия на основе гипотиофосфата олова
3.3.1 Получение тонких пленок 8п2Р28б
3.4 Синтез сульфоиодида сурьмы
3.4.1 Синтез сульфоиодида сурьмы в водном растворе
3.4.2 Водный синтез сульфоиодида сурьмы
3.5 Изготовление керамических заготовок на основе синтезируемого материала
3.6 Легирование сульфоиодида сурьмы в водных растворах
3.6.1 Легирование сульфоиодида сурьмы катионами висмута
3.6.2 Легирование сульфоиодида сурьмы соединениями хрома
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Развитие современной науки и техники стимулирует поиск и исследование новых перспективных сегнетофаз. Важное место среди них занимают одноосные пьезофазы. К их числу относятся гипотиофосфат олова
(II) состава 8п2Рг86 и сульфоиодид сурьмы состава БЬ81, а также материалы на их основе. Их исследование представляет интерес для решения ряда проблем фундаментального и прикладного характера. С позиций материаловедения этот интерес обусловлен тем, что эти пьезофазы не содержат в своём составе атомы свинца, а также тем, что по ряду важнейших электрофизических характеристик, в частности, по значению объемных пьезопараметров, превосходят, получившие широкое распространение, высокоэффективные пьезоматериалы на основе фаз системы цирконата -титаната свинца (ЦТС). В отличие от материалов последней группы, они обладают высокой пьезочувствительностью к объемному переменному давлению, т.е. способны преобразовывать объёмный акустический сигнал в одноосный благодаря особенностям их кристаллохимического строения и спецификой архитектуры материалов на их основе. Эти качества рассматриваемых материалов в сочетании с возможностью их получения при относительно низких температурах в виде керамики, тонких пленок (8п2Р?8б) и объемных текстур (8Ь81), делает их новой перспективной элементной базой для акустических и гидроакустических пьезопреобразователей, а также устройств альтернативной энергетики, энергонезависимых элементов памяти и в решении ряда других проблем. Однако серьезным препятствием для массового применения новых материалов была и остается, как будет показано ниже, их сложная, трудоемкая и взрывоопасная технология. В связи с этим проблема разработки новых и оптимизации известных способов их получения была и остается актуальной.

до комнатной температуры проводят со скоростью 10-50 град/ч. Для перевода сульфоиодида сурьмы в мелкодисперсное состояние после синтеза проводят сухой помол слитков в фарфоровых барабанах в течение 24 часов. Описанный способ синтеза 8Ь81 характеризуется целым рядом недостатков. К ним следует отнести:
- длительность процесса синтеза;
- относительно высокие температуры синтеза и сложный температурный режим;
- необходимость проведения синтеза в вакуумированных тугоплавких ампулах;
использование исходного сырья высокой степени чистоты (марки не ниже ос.ч.);
- необходимость точного взвешивания исходных компонентов, в том числе кристаллического йода, что требует специально оборудованного места с вытяжной вентиляцией ввиду чрезвычайной коррозионной активности йода;
- необходимость последующего помола сульфоиодида сурьмы.
Следует также отметить, что малейшие нарушения температурного
режима приводят к неуправляемому росту давления паров в ампуле и, как следствие этого, к ее взрыву.
2. Сплавление сульфида сурьмы (III) с йодидом сурьмы (III) или йодом [62]. Синтез также проводят в вакуумированных ампулах при температуре 350 °С и постоянном перемешивании в течение 5-6 часов. Способ обладает теми же недостатками, что и предыдущий.
3. Пропускание паров сероводорода над нагретым йодидом сурьмы
(III) [63]. Способ очень сложен в техническом отношении из - за использования токсичного сероводорода.