Анотація до роботи:

Копач О.В. Структурні перетворення поблизу температури плавлення при синтезі нелегованого та легованого кадмій телуриду. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук зі спеціальності 02.00.01 – неорганічна хімія. – Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2004.

Дисертація присвячена експериментальному вивченню закономірностей взаємопереходів між твердою і рідкою фазою CdTe та систем CdTe – In (Ge, Sn, Sb) із вмістом домішки до 10 мол.%. Методом ДТА та вимірювання в'язкості розплаву встановлено неізотермічність процесу плавлення кристалів нелегованого та легованого CdTe. В залежності від умов нагрівання в розплавах CdTe та CdTe із донорними (In, Sn) та електронейтральною (Ge) домішками зафіксовано один чи декілька додаткових ізотермічних ендотермічних ефектів (ДЕЕ) на термограмах ДТА та піки на політермах в'язкості, що свідчить про структурованість рідини. В розплавах CdTe із акцепторною домішкою Sb ДЕЕ на термограмах ДТА не зафіксовано. Досліджено температурні інтервали розчинення кластерів у розплавах вказаних систем. Встановлено стабілізуючу роль домішки In та Ge в кількості 2 мол.% на стійкість кластерів CdTe, яка проявляється в “гарячій” кристалізації (Т_S > Т_L) фази CdTe в розплавах CdTe + 2 мол.% In (Ge) незалежно від перегріву розплаву. Виявлено вплив проміжної ізотермічної витримки (термічної біографії) розплаву на процес зародкоутворення при охолодженні перегрітих на 50 К розплавів CdTe, CdTe + 2 мол.% In та CdTe + 2 мол.% Ge. На основі отриманих даних встановлено області мікрогетерогенності та метастабільності в системах CdTe – In (Ge, Sn, Sb) зі сторони CdTe.

1. Вперше комплексно досліджено закономірності структурних перетворень у розплавах на основі CdTe при динамічних і квазірівноважних умовах плавлення та кристалізації і виявлено умови, що викликають підвищення температури плавлення CdTe на 14 К внаслідок, імовірно, високотемпературного поліморфного перетворення. Наявність додаткових ендотермічних ефектів (ДЕЕ) в розплаві CdTe та піки на політермах в'язкості при температурах, що співпадають з температурами ДЕЕ, є ознакою явища післяплавлення (неізотермічності процесу плавлення) напівпровідників. Вперше виявлено вплив на ефект післяплавлення кадмій телуриду домішок донорної (In, Sn), акцепторної (Sb) та електронейтральної (Ge) дії.

2. Показано, що процес плавлення CdTe при перегріві на 2 К вище температури плавлення не є завершеним навіть в умовах тривалої ізотермічної витримки, що свідчить про його протікання за кластерним механізмом, а наявність осциляцій в'язкості під час ізотермічної витримки перегрітого на 40 К розплаву CdTe є свідченням його мікронеоднорідності (збереження кластерів із властивим кристалу ближнім порядком) та структурування (агрегації).

3. Вперше досліджено кінетичні характеристики процесу встановлення рівноваг у розплавах CdTe, CdTe + (2 10) мол. % In (Ge, Sn) при плавленні, встановлено температури, при яких відбувається зміна механізму розчинення кластерів на основі CdTe (від фрагментації до розчинення з поверхні) та оцінено температури мінімізації розмірів кластерів. Встановлено, що присутність 2 мол. % донорних домішок In та Sn понижує температуру ДЕЕ, електронейтральної домішки Ge – її не змінює, а акцепторної Sb – усуває ДЕЕ, що свідчить про важливий вклад катіонної підгратки в процес ДЕЕ. Вперше виявлено лінійний характер емпіричної залежності між логарифмом передекспоненційного множника (ln) та енергією активації процесу розчинення кластерів (Е_а) в розплавах CdTe та досліджених систем CdTe – In (Ge, Sn).

4. Вперше встановлено стабілізуючий вплив домішки Ge та In (2 мол. %) на стійкість властивих розплавам CdTe кластерів, який проявляється в “гарячій” (вище Т_L) кристалізації CdTe. Параметри процесу кристалізації розплаву CdTe та фази CdTe в розплавах CdTe + 2 мол. % In (Ge) визначаються не лише кінетикою нагрівання/ охолодження і максимальною температурою розплаву, а і тривалістю проміжної ізотермічної витримки, що ілюструє вплив “термічної біографії” розплаву. Показано, що відсутність ДЕЕ та значне переохолодження розплавів системи CdTe – Sb свідчить про їх багатоструктурність, тобто про наявність кластерів різної хімічної природи.

5. Вперше встановлено положення областей мікрогетерогенності та метастабільності розплавів в системах CdTe – In (Ge, Sn, Sb) при вмісті другого компонента до 10 мол. % і виявлено, що при збільшенні його атомного номера в ряду Ge, In, Sn, Sb стійкість кластерів понижується, а тенденція до гомогенізації слабо легованого розплаву в надліквідусній частині фазової діаграми зростає.

Публікації автора:

1. Shcherbak L., Feychuk P., Kopach O., Falenchuk L., Panchuk O. In and InSe doping influence on CdTe postmelting effect // J. Chim. Phys. - 1998. - Vol. 95. - P. 1757-1764.

2. Shcherbak L.P., Feichouk P.I., Plevachouk Yu.A., Kopach O.V., Turyanska L.T. Pre- and postmelting of cadmium telluride // Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics. - 1999. - Vol. 2, N 4. - P. 76-80.

3. Shcherbak L., Kopach O., Plevachuk Yu., Sklyarchuk V., Dong Ch., Siffert P. The viscosity of liquid cadmium telluride // J. Cryst. Growth. - 2000. - Vol. 212. - P. 385-390.

4. Shcherbak L., Kopach O., Turyanska L., Fochuk P. Thermographical study of polymorphic transition in CdTe lattice // Вісник Львів. ун-ту. Сер. хім. - 2000. Вип. 39. - С. 157-161.

5. Копач О.В., Баланецький С.О., Щербак Л.П., Фейчук П.І. Термографічний контроль процесів фазоутворення в системі CdTe-Ge // Фіз. і хім. твердого тіла. – 2001. – Т. 2, №4. – С. 699-706

6. Shcherbak L., Feychuk P., Plevachuk Yu., Sklyarchuk V., Kopach O., Suck B.- J., Panchuk O. CdTe – Ge melt structure rearrangement study // Phys. Stat. Sol. (b) – 2002. – Vol. 229, №. 1. – P. 165 – 169.

7. Shcherbak L., Feychuk P., Kopach O., Panchuk O., Hayer E., Ipser H. Fine structure of the melting process in pure CdTe and in CdTe with 2 mol % of Ge or Sn // J. Alloys Comp. - 2003. - Vol. 349. - P. 145-151.

8. Shcherbak L., Feichouk P., Kopach O., Falenchouk O., Panchouk O. Dopant influence on CdTe "postmelting” effect // Thermodynamics of alloys. - Marseille (France). – 1996. - P.86.

9. Shcherbak L., Kopach O., Turyanska L., Feychuk P. Thermographical study of CdTe lattice polymorphic transitions // The 7^th International conference on crystal chemistry of intermetallic compounds. - L’viv. – 1999. - P.B18.

10. Копач О.В., Баланецький С.О., Щербак Л.П., Фейчук П.І. Термографічний контроль процесів фазоутворення в системі CdTe-Ge // VIII міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок. – Ів.-Франківськ. - 2001. - С.260-261.

11. Щербак Л.П., Фейчук П.І., Копач О.В. Асоціація в розплавах на основі телуриду кадмію // XV українська конференція з неорганічної хімії за міжнародною участю. - Тези доповідей. – Київ. – 2001. - С. 49.

12. Shcherbak L., Feychuk P., Plevachuk Yu., Sklyarchuk V., Kopach O., Suck B.-J., Panchuk O. CdTe- Ge melt structure rearrangement study // The Tenth International Conference on II-VI Compounds. – Bremen (Germany). – 2001. – P. Th-P53.

13. Shcherbak L., Feychuk P., Kopach O., Hayer E., Ipser H. Pecularities of CdTe-In(Sb) melts structure transformations near the liquidus in the CdTe-rich part // VIII International Conference on crystal chemistry of intermetallic compounds. – Lviv. – 2002. - P.9.

14. Shcherbak L., Feychuk P., Kopach O., Panchuk O., Plevachuk Yu., Siffert P. Cd_1-xZn_xTe (0