vestifmИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics Series1561-24302524-2415The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-2430-2021-57-1-119-126vestifm-573Research ArticleФИЗИКАPHYSICSИсследование твердых растворов (In2S3)х·(AgIn5S8)1–хStudy of (In2S3)х·(AgIn5S8)1–х solid solutionsБоднарьИ. В.BodnarI. V.

Боднарь Иван Васильевич – доктор химических наук, профессор кафедры проектирования информационно-компьютерных систем

ул. П. Бровки, 6, 220013, г. Минск 

Ivan V. Bodnar – Dr. Sc. (Chemistry), Professor of the Department of Design of Information and Computer Systems 

6, P. Brovka  Str., 220013, Minsk

chemzav@bsuir.byhttps://orcid.org/0000-0001-8290-3884ФещенкоА. А.FeshshenkoА. A.

Фещенко Артем Александрович – аспирант

ул. П. Бровки, 6, 220013, г. Минск 

Artsiom A. Feshshenko – Postgraduate Student

6, P. Brovka Str., 220013, Minsk 

faa@bsuir.byХорошкоВ. В.KhoroshkoV. V.

Хорошко Виталий Викторович – кандидат технических наук, заведующий кафедрой проектирования информационно-компьютерных систем

ул. П. Бровки, 6, 220013, г. Минск 

Vitaly V. Khoroshko – Ph. D., Head of the Department of Design of Information and Computer Systems

6, P. Brovka Str., 220013, Minsk

khoroshko@bsuir.byБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics202101042021571119126Copyright © Боднарь И.В., Фещенко А.А., Хорошко В.В., 20212021Боднарь И.В., Фещенко А.А., Хорошко В.В.Bodnar I.V., Feshshenko А.A., Khoroshko V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestifm.belnauka.by/jour/article/view/573

Методом направленной  кристаллизации  выращены  монокристаллы соединений In2S3, AgIn5S8 и твердых растворов (In2S3)х·(AgIn5S8)1–х. Методом микрозондового рентгеноспектрального  анализа определен состав полученных монокристаллов. Установлено, что содержание компонентов в выращенных монокристаллах удовлетворительно согласуется с заданным составом в исходной шихте. Рентгеновским методом определена структура полученных материалов. Показано, что  как исходные соединения,  так и  твердые растворы на их основе кристаллизуются в кубической структуре шпинели. Методом наименьших квадратов рассчитаны параметры элементарной ячейки  соединений  In2S3, AgIn5S8 и твердых  растворов  на  их  основе,  которые  с составом  х изменяются линейно. Пикнометрическим методом определена плотность, по методу Кнупа – микротвердость соединений In2S3,AgIn5S8 и твердых растворов (In2S3)х·(AgIn5S8)1–х. Показано, что плотность, как и параметр элементарной ячейки, с составом х изменяется линейно, микротвердость – с максимумом для состава х = 0,4. С помощью  дифференциально-термического  анализа  (ДТА)  определены температуры фазовых  превращений и  построена диаграмма состояния  системы In2S3–AgIn5S8, которая характеризуется небольшим интервалом кристаллизации и относится III типу по классификации Розебома. Кривые ликвидуса и солидуса вогнуты к оси абсцисс и имеют общую точку.

Herein, single crystals of compounds In2S3, AgIn5S8 and solid solutions (In2S3)х·(AgIn5S8)1–х were grown by directional crystallization. The composition of the obtained single crystals was determined by microprobe X-ray spectral analysis. It is found that the content of the components in the grown single crystals is in satisfactory agreement with the specified composition in the initial charge. The structure of the obtained materials was determined by the X-ray method. It is shown that both the initial compounds and the solid solutions based on them were crystallized in the cubic structure of the spinel. The unit cell parameters of the In2S3, AgIn5S8 compounds and the solid solutions based on them, which vary linearly with the composition x, were calculated by the least squares method. The density was determined by the pycnometric method, and the microhardness of the In2S3 and AgIn5S8 compounds and the (In2S3)х·(AgIn5S8)1–х solid solutions was determined by the Knoop method. It is shown that the density, like the unit cell parameter, changes linearly with the composition x, but the dependence of microhardness on the x parameter has a maximum for x = 0.4. Using differential thermal analysis (DTA), the temperatures of phase transformations were determined and the phase diagram of the In2S3–AgIn5S8 system was constructed, which is characterized by a small crystallization interval and belongs to type III according to the Rosebom classification. The curves of liquidus and solidus are concave to the abscissa axis and have a common point.

двухтемпературный методметод Бриджменатвердые растворымонокристаллыпикноме трическая плотностьмикротвердостьтемпературы фазовых превращенийдиаграммаtwo-temperature methodBridgman’s methodsolid solutionssingle crystalspycnometric densitymicrohardnessphase transformation temperaturesReferencesПолупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе / Н. Х. Абрикосов [и др.]. – М., Наука, 1975. – 220 c.Abrikosov N. Kh., Bankina V. F., Poretskaya L. V., Skudnova E. V., Chizhevskaya S. N. Semiconductor Chalcogenides and Alloys Based on Them. Moscow, Nauka Publ., 1975. 220 p. (in Russian).Фоточувствительные структуры на кристаллах In2S3 / И. В. Боднарь [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2003. – Т. 37, № 11. – С. 1346–1348.Bodnar I. V., Polubok V. A., Rud V. Yu., Rud Yu. V. Photosensitive structures on In2S3 crystals. Semiconductors, 2003, vol. 37, no. 11, pp. 1308–1310. https://doi.org/10.1134/1.1626214Sebentritt, S. Alternative buffers for chalcopyrite solar cells / S. Sebentritt // Solar Energy. – 2004. – Vol. 77, № 6. – P. 767–775. https://doi.org/10.1016/j.solener.2004.06.018Sebentritt S. Alternative buffers for chalcopyrite solar cells. Solar Energy, 2004, vol. 77, no. 6, pp. 767–775. https://doi. org/10.1016/j.solener.2004.06.018Influence of In2S3 film properties on the behavior of CuInS2/In2S3/ZnO type solar cells / B. Asenjo [et al.] // Solar Energy Materials and Solar Cells. – 2005. – Vol. 87, № 1/4. – P. 647–656. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2004.07.043Asenjo B., Chaparro A. M., Gutierrez M. T., Herrero J., Klaer J. Influence of In2S3 film properties on the behavior of CuInS2/In2S3/ZnO type solar cells. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2005, vol. 87, no. 1–4, pp. 647–656. https://doi. org/10.1016/j.solmat.2004.07.043Band offset at the CuGaSe2/In2S3 heterointerface / T. Schulmeyer [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 2004. – Vol. 85, № 6. – P. 961–963. https://doi.org/10.1063/1.1779340Schulmeyer T., Klein A., Kniese R., Powalla M. Band offset at the CuGaSe2/In2S3 heterointerface. Applied Physics Letters, 2004, vol. 85, no. 6, pp. 961–963. https://doi.org/10.1063/1.1779340Физические свойства монокристаллов CuxAg1–xIn5S8 и поверхностно-барьерных структур на их основе / И. В. Боднарь [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 1998. – Т. 32, № 9. – С. 1043-1046.Bodnar I. V., Kudritskaya E. A., Polushina I. K., Rud V. Yu., Rud Yu. V. Physical properties of CuxAg1−xIn5S8 solid solution single crystals and related surface-barrier structures. Semiconductors, 1998, vol. 32, no. 9, pp. 933–936. https://doi. org/10.1134/1.1187539Получение и исследование гетеропереходов AgIn5S8/(InSe,GaSe) / И. В. Боднарь [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 1999. – Т. 33, № 7. – С. 805-809.Bodnar I. V., Gremenok V. F., Rud V. Yu., Rud Yu. V. Creation and investigation of AgIn5S8 / (InSe, GaSe) heterojunc tions. Semiconductors, 1999, vol. 33, no. 7, pp. 740–743. https://doi.org/10.1134/1.1187773Боднарь, И. В. Структурные и оптические свойства пленок AgIn5S8, полученных методом импульсного лазерного испарения / И. В. Боднарь, В. Ф. Гременок // Неорган. материалы. – 2004. – Т. 40, № 12. – С. 1418–1422.Bodnar I. V., Gremenok V. F. Structural and optical properties of AgIn5S8 films grown by pulsed laser deposition. Inorganic Materials, 2004, vol. 40, no. 12, pp. 1418–1422. https://doi.org/10.1007/s10789-005-0051-yФотоэлектрохимические ячейки на монокристаллах In2S3 / В. Ю. Рудь [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2009. – Т. 43, № 4. – С. 445–448.Rud V. Yu., Rud Yu. V., Bodnar I. V., Ushakova T. N. Photoelectrochemical cells on the base of In2S3 single crystals. Semiconductors, 2009, vol. 43, no. 4, pp. 425–428. https://doi.org/10.1134/s1063782609040046Ильинский, Г. А. Определение плотности минералов / Г. А. Ильинский. – Л.: Недра, 1975. – 119 с.Ilyinsky G. A. Determination of the Density of Minerals. Leningrad, Nedra Publ., 1975. 119 p. (in Russian).Воскресенский, П. И. Техника лабораторных работ / П. И. Воскресенский. – М.: Химия, 1969. – 720 с.Voskresensky P. I. Technique of Laboratory Work. Moscow, Khimiya Publ., 1969. 720 p. (in Russian).Глазов, В. М. Микротвердость металлов и полупроводников / В. М. Глазов, В. Н. Вигдорович. – М.: Металлургия, 1969. – 248 с.Glazov V. M., Vigdorovich V. N. Microhardness of Metals and Semiconductors. Moscow, Metallurgiya Publ., 1969. 248 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.