Розділ іі. Результати дослідження та їх обговорення

2.1. Діаграма стану системи In-Se

Вперше діаграма стану In-Se була побудована в роботі [9] методами термічного і рентгенівського аналізів, а потім тими ж авторами уточнена в роботі [10], де, крім згаданих методів, були застосовані металографічний метод і метод вимірювання мікротвердості (рис 3).

В роботі [11] підтверджено існування в системі In-Se сполук In₂Se, In₂Se₃ і InSe, і вказано, при цьому, на можливість існування нової сполуки In₅Se₆. Таким чином, з селеном може утворюватись чотири сполуки: In₂Se (33,3 ат. % Se), InSe (50 ат. % Se), In₅Se₆ (54,4 ат. % Se) та In₂Se₃ (60 ат. % Se) [12].

Всі селеніди індію володіють напівпровідниковими властивостями. Однією із особливостей цих сполук є різко виражена анізотропія властивостей, зумовлена шаруватістю структури і анізотропією хімічного зв’язку. Зв’язок між атомами всередині шарів має в основному ковалентний характер, а між шарами є слабкий зв’язок Ван-дер-Ваальса.

Рис. 3. Діаграма стану In-Se.

2.2. Рентгеноструктурні дослідження сполуки In1,03Se0,97

Для вивчення ступеня структурної досконалості досліджуваного кристалу In_1,03Se_0,97, проводилось його дослідження методом Берга-Барета в Сu Кα випромінюванні при симетричній схемі дифракції. Характерна топограма наведена на рис. 4. Вхідна поверхня (001), площина відбивання (0 0 12).

Рис. 4. Топограграфічна картина зразка In_1,03Se_0,97.

Як видно із представленого рисунку для In_1,03Se_0,97 спостерігаються окремі рефлекси, що свідчать про блочність структури.

Рис. 5 відображає вплив відпалу зразків на структурну досконалість (Т_{відпалу}=400 °С).

Рис. 5. Топограграфічна картина зразка In_1,03Se_0,97 (Т_{відпалу}=400 °С).

Як слідує із представленої топограми, структурна досконалість покращується, але напруги в кристалі не зникають, оскільки спостерігається уширення дифракційних ліній.

Було також проведено дослідження структурної досконалості кристалів по методу Лауе в W-випромінюванні (суцільний спектр, площина відбивання (001)). Характерна епіграма наведена на рис. 6.

Рис. 6. Епіграма зразка In_1,03Se_0,97 ( W - випромінювання).

Як видно з епіграми In_1,03Se_0,97 кристали володіють віссю 6^го порядку, політипів не спостерігається (дифракційні п’ятна одинарні). На рис. 7 ілюструється епіграма відпаленого селеніду індію.

Рис. 7. Епіграма відпаленого зразка In_1,03Se_0,97 ( W - випромінювання).

Порівнюючи лауеграми відпаленого і невідпаленого зразків видно, що відпал супроводжується покращенням структури зразків, що проявляється в набагато чіткішій дифракційній картині.

Отже, представлений зразок має блочну структуру, а уширення дифракційних ліній свідчить про наявність напруг.

Для проведення ідентифікації і фазового аналізу цих зразків, були проведені дослідження методом Дебая-Шерерра.

На рис. 8, 9 наведені дебаєграми досліджуваних зразків In_1,03Se_0,97, отриманих в Cu Kα випромінюванні.

Рис. 8. Рентгенограма In_1,03Se_0,97 (фільтр Ni).

Рис. 9. Рентгенограма In_1,03Se_0,97 (без фільтра).

Оскільки для даної структури правила заборони відсутні, то для теоретичного розрахунку кутів дифракції, інтенсивностей дифракційних максимумів та міжплощинних відстаней була використана програма PowderCell [13].

Результати проведених розрахунків представлено в додатку 2.

Експериментальні значення кутів дифракції θ, інтенсивностей дифракційних максимумів (оцінених по п’ятибальній шкалі) та, відповідно, теоретично розрахованих (див. додаток 2), міжплощинних відстаней d_HKL та індексів Міллера HKL для In_1,03Se_0,97, наведені в таблиці 1. Вимірювання відстаней між дифракційними максимумами на дебаєграмах проводилось за допомогою компаратора. Поправки на зміщення дифракційних максимумів в залежності від товщини циліндричних зразків враховувались згідно методики [14].

Таблиця 1. Числові значення кутів дифракції θ, d_HKL та HKL для In_1,03Se_0,97.

№ п/п	Івим.	Ітеор.	Θ	Sinθ	DHKL, Ǻ	HKL
1	2	3	4	5	6	7
1	2	12	5,604	0,0977	7,89	002
2	3	–	10,115	0,1756	4,39	003
3	5	231	10,817	0,1877	4,107	004
4	2	122	13,426	0,2322	3,32	101
5	1	42	15,634	0,2695	2,86	103
6	3	13	16,337	0,2813	2,74	006
7	2	45	18,849	0,3231	2,39	105
8	1	–	19,552	0,3347	2,30	007
9	1	2	20,356	0,3479	2,22	106
10	3	2	21,865	0,3724	2,07	008
11	3	113	22,870	0,3886	1,98	110
12	3	51	25,385	0,4287	1,798	114
13	1	0,27	26,894	0,4523	1,70	202
14	1	4	28,404	0,4757	1,62	116
15	2	17	30,418	0,5063	1,52	205
16	2	1	32,432	0,5363	1,44	118
17	4	107	33,943	0,5564	1,38	0 0 12
18	1	0,14	36,461	0,5943	1,297	212
19	1	0,32	37,670	0,6111	1,26	209
20	2	5	37,972	0,6153	1,25	214
21	1	9	39,484	0,6359	1,21	215
22	1	0,48	40,895	0,6547	1,177	216
23	1	0,14	42,306	0,6731	1,145	302
24	5	0	43,011	0,6820	1,13	303
25	1	0,15	44,120	0,6962	1,107	218
1	2	3	4	5	6	7
26	2	1,87	45,329	0,7112	1,084	2 0 12
27	2	0,85	49,461	0,7599	1,014	308
28	3	0	57,118	0,8398	0,918	3 0 11
29	3	0,24	60,643	0,8716	0,88	2 1 14
30	2	8	66,680	0,9183	0,84	405
31	2	–	71,706	0,9495	0,812	3 1 11

Порівнюючи отримані дані таблиці 1 із літературними даними [15] видно, що досліджувані зразки – це InSe, оскільки зміщення дифракційних максимумів для In_1,03Se_0,97 та InSe не спостерігається. Для більш точної відповіді необхідно провести дослідження методом зворотної з’йомки (камера типу КРОС).