Вирощування монокристалів аргіродиту Ag8GeS6

Abstract

Мінерал Ag8GeS6 є родоначальником широкого класу тетраедрично щільно упакованих фаз об’єднаних спільною назвою аргіродити. Тернарні аргіродити є складними халькогенідами, що формуються на основі багато- та однозарядних катіонів. Структуроутворюючими поліедрами є тетраедри, що формується на основі багатозарядного катіону та халькогенів, а однозарядні катіони займають утворені пустоти. Аргіродити відносять до перспективних твердотільних провідників та термоелектриків. Метою даної роботи є розробка близьких до оптимальних умов вирощування монокристалів Ag8GeS6 методом спрямованої кристалізації з розплаву. Вихідна шихта Ag8GeS6 одержана з елементарних компонентів високої чистоти двостадійним однотемпературним методом. Методом ДТА підтверджено конгруентний характер плавлення Ag8GeS6 (Тпл = 958°C) та проходження структурного фазового переходу Pna21→F-43m при температурі 227°C. Вирощування монокристалу Ag8GeS6 здійснювали з розплаву методом спрямованої кристалізації. Режим росту Ag8GeS6 підбирали з врахуванням характеру термічної поведінки сполуки на основі даних ДТА. Вирощений монокристал Ag8GeS6 довжиною ~ 30 мм та діаметром 12 мм та володіє середнім ступенем спайності. За результатами РФА встановлено, що вирощений монокристал Ag8GeS6 є однофазним та кристалізується в низькотемпературній модифікації ПГ Pna21 з параметрами гратки: a = 15.147 Å, b = 7.469 Å, c = 10.584 Å.

The mineral Ag8GeS6 is the first compound of a wide class of tetrahedrally close packed phases united by the common name argyrodites. Ternary argyrodites are complex chalcogenides formed on the basis of multi- and single-charged cations. Structural polyhedrons are tetrahedra formed on the basis of a multicharged cation and chalcogens, and the single-charged cations occupy the formed voids. Argyrodites belong to promising solid-state conductors and thermoelectric materials. This work is aimed to develop close to optimal conditions for single crystals growth of Ag8GeS6 by the method of directional crystallization from the melt. The initial Ag8GeS6 alloy was obtained using high purity elementary components by a two-stage single-temperature method. The congruent nature of the melting of Ag8GeS6 (Tmelt = 958°C) and the passage of the structural phase transition Pna21 → F-43m at a temperature of 227 ° C was confirmed by the DTA method. The Ag8GeS6 single crystal was grown from the melt by directional crystallization method. The growth regime of Ag8GeS6 was selected taking into account the nature of the thermal behavior of the compound based on DTA data. The grown single crystal of Ag8GeS6 is ~ 30 mm long and 12 mm in diameter and has a medium degree of cleavage. According to the results of XRD analysis, it was established that the obtained single crystalline sample of Ag8GeS6 is single-phase and crystallizes by low-temperature modification SG Pna21 with following lattice parameters: a = 15.147 Å, b = 7.469 Å, c = 10.584 Å.