3.2. Обговорення результатів

На основі аналізу експериментальних результатів (рис.1.9), припускають, що домінюючим механізмом утворення твердих розчинів PbTe-Sb₂Te₃ є ідеальне заміщення, яке відповідає розрізу Pb→2Sb + V_Pb. Тут Стибій і Телур займають вузли катіонної, а Телур – аніонної підграток відповідно. При цьому Стибій виявляє ту ж валентність (3⁺), що і у сполуці Sb₂Te₃.

Згідно кристалоквазіхімічних рівнянь (6), для механізмів заміщення за умов збереження у легуючому кластері стехіометрії за металом (7) і халькогеном (8) рівняння електронейтральності твердих розчинів n-PbTe-Sb₂Te₃, будуть відповідно:

, (18)

де , .

= , (19)

де , .

Так як холлівська концентрація визначаєтся зі співвіношення n_x = n – p, то будемо мати, що у першому випадку (18):

.

За умови збереження у легуючому кластері стехіометрії за Стибієм:

.

Результати розрахунків залежності концентрації заряджених дефектів , , і холлівської концентрації носіїв струму n_x від вмісту Sb₂Te₃ наведено в додатках . Видно, що при реалізації механізму заміщення із збільшенням стехіометрії у легуючому кластері за металом (механім АІ) зросла холлівська концентрація n_x із збільшення у твердому розчині Sb₂Te₃ (додаток 1). Зауважимо, що при переважаючому збільшенні концентрації донорних центрів Стибію у катіонній підгратці має місце деяке “заліковування” двозарядних вакансій телуру і збільшення концентрацій міжвузлового Телуру Те_і (додаток 1). При цьому домінуючими дефектами є заміщення Стибію катіонів Плюмбуму _, концентрація яких перевищує [ ] (додаток 1).

Якщо ж у цьому легуючому кластері зберігається стехіометрія за халькогеном ( Sb₂Te₃) (9), то вже спостерігається деяке зменшення холлівської концентрації носіїв n_x при значному зростанні вакансій в катіонній підгратці . Концентрація вакансій в аніонній підгратці майже не змінюється, хоча зростає кількість Стибію, що заміщує Плюмбум у катіонній підгратці (табл. 2).

Маючи на увазі вище сказане, можна константувати, що для області твердих розчинів PbTe-Sb₂Te₃ до 2мол.% Sb₂Te₃ переважає механізм АІ (5): заміщення Плюмбумом Стибію і добудова аніонної підгратки за умови збереження стехіометрії за металом у легуючому кластері ( Sb₂Te₃).

При більшому вмісті Sb₂Te₃ у твердому розчині має місце також механізм заміщення, але вже при збереженні стехіометрії за халькогеном у легуючому кластері (механізм АІІ).

Зауважимо, що незмінність холлівскої концентрації n_x при вмісті легуючої домішки більше 2 мол.% за умови існування ще гомогенної фази (рис.1.9 – крива 2) можна пояснити також утворенням нейтральних комплексів Sb₂Te₃, які переходять в електрично нейтральну форму.

Висновки

1. Достатньо детально вивчені фазові діаграми рівноваги бінарних систем Pb–Te, SbTe. Розроблені способи синтезу кристалів із заданими структурною досконалістю, відхиленням від стехіометрії і електричними параметрами.

2. Найбільш широке використання і практичне застосування знайшли способи вакуумного синтезу сполук та їх наступної гомогенізації методом двотемпературного відпалу.

3. Описана технологія синтезу сплавів: температурні режими, часи витримки і гомогенізації, гартування та вирощування монокристалів: методи Бріджмена, Чохральського з парової фази. Звернена увага на переваги і недоліки їх використання.

4. Запропоновано кристалоквазіхімічні рівняння утворення твердих розчинів n-PbTe-Sb₂Te₃.

5. Розраховано концентрації дефектів і холлівської концентрації носіїв заряду від вмісту легуючої домішки Sb₂Te₃.

6. На основі порівняння результатів експерименту і розрахунків визначено домінуючі механізми утворення твердих розчинів.

7. Обробку експериментальних результатів проводили статистичними методами з використанням комп’ютерних технологій.