В книге приведено аналитическое и геометрическое описание фазовых равновесий с участием халькогенидов металлов. Рассмотрены вопросы нестехиометрии халькогенидов и дефектообразования в кристаллических фазах. Особое внимание уделяется анализу Р-Г-х-диаграмм, процессам конгруэнтной и инконгруэнтной сублимации, характеристикам составов твердых фаз в двух- и трехкомпонентных системах.
Для научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области физико-химического анализа, синтеза неорганических соединений и материаловедения.
Табл. 33. Ил. 89. Библиогр. 364 назв.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Халькогениды - это соединения с халькогенами: серой, селеном, теллуром. Халькогениды металлов используются в различных областях техники: оптоэлектронике (источники к приемники света, приборы управления светом, лазеры), акустоэлектронике (генераторы и усилители акустических и СВЧ-колебаний), детекторах ионизирующих излучений и т. д.
Для получения халькогенидов металлов с заданными свойствами необходимо знать микроскопический состав, выбрать химический процесс и условия его проведения. Это позволяет осуществить направленный, т.е. обеспечивающий заданный состав и свойства, синтез. Р-Т-х-Диаграммы характеризуют фазовые равновесия и являются основой направленного синтеза.
Р~Т-х-Диаграммы геометрически представляют фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Они имеют большое значение для понимания процессов минералообразования в геохимии, в теории и практике выращивания кристаллов, для очистки металлов, получения различных конструкционных материалов.
Монография посвящена аналитическому и геометрическому описанию фазовых равновесий с участием халькогенидов различных металлов. В основу аналитического описания положено фундаментальное уравнение фазы, принцип равновесия (Гиббса и уравнение Ван-дер-Ваальса. Описание фазовых равновесий построено в порядке увеличения сложности: однокомпонентные системы, двухкомпонентные системы с неограниченной и ограниченной растворимостью в твердой и жидкой фазах, двухкомпонентные системы, образующие конгруэнтно и инконгруэнтно плавящиеся и сублимирующиеся соединения, трехкомпонентные системы свинец-олово-теллур, свинец-олово-селен, свинец-селен—теллур. Отдельно рассматриваются основные определения системы, фазы, компонента, конгруэнтных и инконгруэнтньгх фаз и фазовых процессов.
Важное место уделяется вопросам нестехиометрии халькогенидов, дефектам кристаллических фаз. Особое внимание обращается на анализ диаграмм "парциальное давление компонентов—температура -состав", характеристику процессов конгруэнтной и инконгруэнтной сублимации, характеристику составов твердых фаз в двух- и трехкомпонентных системах.
Отдельная глава книги посвящена использованию Р-Г-х-диаграмм состояния для направленного синтеза кристаллов халькогенидов металлов.
Авторы будут признательны за все критические замечания по содержанию книги, являющейся первым опытом систематического изложения вопросов, касающихся изучения Р-Т-х-диаграмм состояния халькогенидов
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Глава 1. Аналитическое описание фазовых равновесий ................ 4
1.1. Некоторые определения ................................ 4
1.2. Уравнение состояния фазы ................................ g
1.3. Условия равновесия фаз ............................... g
1.4. Условия стабильности равновесия ......................... 10
1.5. Смещение равновесий ................................. 12
1.6. Правило фаз. Термодинамическая вариантность ................. 13
1.7. Фазовые реакции. Полная вариантность системы ............... 15
1.8. Двухфазные равновесия ............................... 19
1.8.1. Двухфазные равновесия в однокомпонентных системах ........ 19
1.8.2. Двухфазные равновесия в двухкомпонентных системах ........ 19
1.8.3. Законы Коновалова .............................. 20
1.8.4. Законы Вревского ............................... 21
1.9. Трехфазные равновесия ................................ 22
Глава 2. Диаграмма состояния однокомпонентной системы ............ 24
2.1. Объемная Р— V— Г-диаграмма состояния однокомпонентной системы . ... 24
2.2. Фазовые процессы в однокомпонентной системе................ 27
Глава 3. Р-Г-х-Диаграмма состояния двухкомпонентной системы, не образующей соединений, с неограниченной растворимостью во всех фазах...... 30
3.1. Объемная Р— Т-х-диаграмма двухкомпонентной системы. Идеальные системы ............................................ 30
3.2. Р-Т-, Т-х- иР-х-Проекции ............................. 31
3.3. (Т-х)р-и (Р-х) ^-Сечения.............................. 34
3.4. Конденсированные и неконденсированные системы.............. 36
3.5. Конгруэнтные и инконгруэнтные фазы. Конгруэнтные и инконгруэнт-ные фазовые процессы ................................ 36
3.6. Р-Г-х-Диаграмма состояния двухкомпонентной системы, не образующей соединений, с неограниченной растворимостью во всех фазах. Неидеальные системы....................................... 37
3.6.1. Двухфазные равновесия .........................•• • 37
3.6.2. Трехфазные равновесия............................ 3°
3.7. Расслаивание. Эвтектические и перитектические системы . .......... 40
Глава 4. Р-Г-х-Диаграмма состояния двухкомпонентной системы, не обра-зующей соединений, с ограниченной растворимостью в твердой фазе.......
42
4.1. Т-х-, Р-Г-иР-х-Проекции ............................ 42
4.2. (Т-х)р-и (Р-х) т-Сечения..............................
206
Глава 5. Р-Г-х-Диаграмма состояния двухкомпонентной системы, образующей соединение 5дв...................................... 44
5.1. Эвтектические и перитектические системы.................... 44
5.2. Нестехиометрия и дефекты в твердых соединениях............... 45
5.3. Р-Г-х-Диаграмма состояния двухкомпонентной системы, образующей конгруэнтно плавящееся соединение 5дв..................... 48
5.3.1. Г-х-Проекция.................................. 48
5.3.2. Конгруэнтные и инконгруэнтные фазовые процессы с участием фазы 5дв..................................... 54
5.3.3. Р-Г-Проекция......:........................... 55
5.3.4. Р-х-Проекция.................................. 57
5.3.5. (Г-х)р-Сечения................................. 58
5.3.6. (Р-х) т'-Сечения ................................ 59
5.4. Типы Р-Г-х-диаграмм состояния систем, образующих конгруэнтно плавящееся соединение 5дв............................. 60
5-5. Р-Г-х-Диаграмма состояния двухкомпонентной системы, образующей
инконгруэнтно плавящееся соединение 5дв................... 63
5.5.1. Г-х-Проекция .................................. 64
5.5.2. Р—Т- иР-х-Проекции............................. 64
5.5.3. (Р-х) т к (Г-х)р-Сечения.......................... 65
5.6. Типы Р-Г-х-диаграмм состояния систем, образующих инконгруэнтно
плавящееся соединение 5дв............................. 67
Глава 6. р,—Т1—д:-Диаграмма состояния двухкомпонентной системы, образующей соединение SAB..................................... 69
6.1. Концентрационная зависимость парциальных давлений компонентов в пределах области гомогенности твердой фазы 5дв •(/?,—x)-j- и С^общ ~~
х) .^-Сечения....................................... 69
6.2. Сублимация как химический процесс. Достаточные условия конгруэнтной сублимации ....................................... 72
6.3. Сублимация в стационарных и нестационарных условиях........... 76
6.4. Температурная зависимость парциальных давлений над твердой фазой
SAB ' (Р/ - Лх-Проекции............................... 77
6.5. Использование данных о равновесии кристалл-пар для получения информации о преобладающих дефектах в кристаллическом соединении 5дв . • 81
Глава 7. Методы исследования фазовых равновесий................. 83
7.1. Тензиметрические методы определения зависимостей Р =Р(х, Т) и Р =
= Р(Т).......................'................... 83
7.1.1. Статические методы.............................. §4
7.1.2. Динамические методы............................. §5
7.2. Метод э.д.с........................................ g6
7.3. Определение зависимостей Т = Т(Р)Хи Т= Т(х)р................ gg
7.4. Методы определения состава фаз.......................... gg
7.4.1. Статические методы определения состава пара.............. gg
7.4.2. Динамические методы определения состава пара............ до
7.4.3. Определение составов жидких и твердых фаз.............. до
7.5. Возможности расчета Р- Т- х-диаграмм...................... д^
7.6. Расчет термодинамических свойств фаз с помощью Р-Г-х-диаграмм ... 93
Глава 8, Р-Г-х-Диаграммы состояния систем металл—халькоген......... 95
8.1. Системы A!-BVI.................................... 95
8.2. Системы An^V1.................................... 98
8.2.1. Г-х-Проекции.................................. 98
8.2.2. Р -/"-Проекции ................................. 101
8.3. Системы AIJI-BVI................................... 105
207
8.4. Системы AIV-BVI................................... 112
8.4.1. Системы кремний-халькоген.......................'. ИЗ
8.4.2. Системы германий-халькоген........................ 114
8.4.3. Системы олово-халькоген.......................... 122
8.4.4. Системы свинец-халькоген......................... 129
8.4.5. Системы титан (цирконий, гафний)-халькоген............. 139
8.5. Системы AV-BVI.................................... 139
8.5.1. Системы мышьяк-халькоген......,.................. 139
8.5.2. Системы сурьма-халькоген........................ 140
8.5.3. Системывисмут-халькоген......................... 140
8.6. Системы AVI-BVI................................... 145
8.7. Системы AVII-BVI (AVI1 = Mn, Re) ........................ i46
8.8. Системы AV1II-BVI(AVIII=Fe, Co, Ni) ...................... 147
Глава 9. P~T— 2—^-Диаграммы состояния трехкомпонентных систем свинец—
олово-теллур, свинец-олово-селен, свинец-селен—теллур............ 151
9.1. T-z-y-Диаграммы................................... 152
9.1.1. Поверхность солидуса. Молярный состав и стехиометрия твердых
фаз в трехкомпонентных системах..................... 153
9.1.2. Поверхность ликвидуса. Изомолярные линии.............. 155
9.1.3. Поверхность пара. Состав пара и константы равновесия пар-кристалл ........................................ 160
9.2. Диаграммы рхг -T-z, рРЪ-Т-у и (Ppb-pSnV................. 165
9.2.1. Диаграммыр х -Т-г иррЪ-Т-г...................... 165
9.2.2. Условия конгруэнтной сублимации твердых растворов
Pb, _xSnxTe, Pb, _^SnxSe и PbSe, _xTex...................168
9.2.3. Диаграммы (Ppb~PsnV ........................... 170
9.3. P-T-z- Проекции .. -.................................. 173
Глава 10, Использование Р-Т-х-диаграмм состояния для направленного
синтеза халькогенидов металлов............................. 177
10.1. Состав материала. Дефекты кристаллической структуры.......... 177
10.1.1. Методы изучения дефектов структуры халькогенидов металлов 177
10.1.2. Некоторые причины возникновения дефектов структуры кристаллов халькогенидов свинца...................... 183
10.1.3. Однородные кристаллы.......................... 186
10.2. Выбор процесса направленного синтеза..................... 187
10.3. Оптимальные условия направленного синтеза................. 188
Литература......................................................... 192
Цена: 150руб.
