Впервые методами дилатометрии и дифференциальной сканирующей калориметрии изучены тепловое расширение и теплоемкость крупнокристаллического и нанокристаллического сульфида серебра Ag 2 S в интервале температур 290−970 K. Установлено, что коэффициент термического расширения и теплоемкость нанокристаллического сульфида серебра в изученной области температур больше, чем в случае крупно-кристаллического сульфида. Установлено, что превращения акантита α-Ag 2 S в аргентит β-Ag 2 S и аргентита β-Ag 2 S в фазу γ-Ag 2 S являются фазовыми переходами первого рода, определены температуры и энтальпии этих превращений.Исследование выполнено в ИХТТ УрО РАН за счет гранта Российского научного фонда (проект РНФ № 14-23-00025). ВведениеСульфид серебра Ag 2 S может использоваться для пре-образования солнечной энергии в электричество [1-4] и для инфракрасной техники [5,6]. Для применения сульфида серебра в инфракрасной технике и преоб-разователях солнечной энергии нужна информация об изменении коэффициента термического расширения в зависимости от температуры.Сульфид серебра Ag 2 S имеет три полиморфные мо-дификации [7]. Низкотемпературная моноклинная фаза α-Ag 2 S (акантит) существует при температуре < 450 K. Кубический аргентит β-Ag 2 S имеет объемно центриро-ванную решетку атомов серы и существует в темпе-ратурном интервале 452−859 K. Высокотемпературная кубическая фаза γ-Ag 2 S с гранецентрированной кубиче-ской подрешеткой атомов серы стабильна при темпера-туре от ∼ 860 K до температуры плавления. Для техни-ческого применения наибольший интерес представляют низкотемпературные фазы акантит и аргентит.Акантит α-Ag 2 S имеет моноклинную (пр. гр., крупнокри-сталлический порошок сульфида серебра со средним размером частиц ∼ 500 nm и более является стехио-метрическим. Элементарная ячейка акантита α-Ag 2 S включает четыре формульные единицы Ag 2 S (z = 4). Тщательное исследование нанокристаллического суль-фида серебра позволило обнаружить, что он имеет такую же моноклинную (пр. гр.
Изучено влияние размера частиц и удельной поверхности порошков сульфида серебра на их плотность, измеренную методом гелиевой пикнометрии. Порошки с разным средним размером частиц получены мето-дом гидрохимического осаждения. Размер частиц в порошках сульфида серебра оценен методом Брунауэра− Эммета−Теллера по изотермам адсорбции молекулярного азота, а для тонкодисперсных порошков также методом рентгеновской дифракции по уширению дифракционных отражений. Показано, что плотность тонкодисперсных порошков, измеренная методом гелиевой пикнометрии, занижена по сравнению с истинной плотностью вследствие адсорбции гелия высокоразвитой поверхностью таких порошков. DOI: 10.21883/FTT.2018.05.45780.313 1. Введение В последнее время активно развиваются методы полу-чения полупроводниковых сульфидов в нанокристалли-ческом состоянии. Это связано с модификацией свойств твердых веществ при уменьшении размера кристаллитов (частиц) до 20−30 nm и менее.Полупроводниковые нанокристаллы, квантовые точки, наноструктурированные пленки халькогенидов свинца, кадмия, цинка, серебра -яркий пример подобных объектов. В качестве функциональных материалов они нашли широкое применение в оптоэлектронике, сен-сорной технике и энергетике. Сульфид серебра Ag 2 S является одним из наиболее востребованных полупро-водниковых сульфидов [1-3], однако имеющиеся све-дения о строении и свойствах нанокристаллического сульфида серебра ограничены и не всегда однозначны. Особенно это относится к нанопорошкам и наночасти-цам Ag 2 S, потенциальное применение которых в мик-роэлектронике, биосенсорике и фотокатализе наиболее перспективно.В настоящей работе обсуждается влияние малого размера частиц нанопорошков сульфида серебра на измеряемую пикнометрическую плотность с учетом развитой поверхности порошков, обладающей высокой адсорбционной способностью к газам.Оценка плотности нанопорошков и нановолокон сульфида серебра важна также для управления их гидрохимическим синтезом и осаждением из раство-ров или на подложку [4,5], для обеспечения повы-шенной каталитической активности нанокомпозиций с TiO 2 [6]. Качественное сопоставление плотности и удель-ной поверхности нанопорошков обсуждали ранее авто-ры [7]. Образцы и экспериментальные методыПорошки сульфида серебра с разным средним раз-мером частиц получали гидрохимическим осаждением из растворов нитрата серебра AgNO 3 , сульфида на-трия Na 2 S и цитрата натрия Na 3 C 6 H 5 O 7 . Методика синтеза описана ранее [1,8].Кристаллическую структуру синтезированных порош-ков Ag 2 S исследовали также на дифрактометре Shimadzu XRD-7000 и STADI-P (STOE) в CuK 1,2 -излучении в интервале углов 2θ = 20−95• с шагом (2θ) = 0.02 • и временем экспозиции 10 s в каждой точке. Определение параметров кристаллической решетки и окончательное уточнение структуры синтезированных порошков суль-фида серебра проводили с помощью программного па-кета X'Pert Plus [9].Площадь удельной поверхности S s p синтезированных порошков сульфида серебра находили по изотермам низкотемпературной адсорбции паров молекулярного азота при температуре 77 K. Перед пр...
Изучена рекристаллизация и определена область термической стабильности размера наночастиц сульфида серебра Ag 2 S. Нанопорошки Ag 2 S с размером частиц 45−50 nm получены химическим осаждением из водных растворов. Для изучения термической стабильности размера наночастиц Ag 2 S нанокристаллические порошки отжигали в вакууме 0.01 Pа при нагреве от комнатной температуры до 493 K и в аргоне при 623 K. Отжиг вплоть до температуры 453 K приводит к незначительному росту наночастиц и отжигу микронапряжений, что позволяет считать этот диапазон температур областью термической стабильности наносостояния сульфида серебра. Диапазон температур от 450 до 900 K, в котором размер частиц увеличивается в 3−6 раз, соответствует температуре собирательной рекристаллизации нанопорошка сульфида серебра. ВведениеНесмотря на активное изучение наноструктурирован-ных полупроводниковых сульфидов, в литературе почти нет сведений об изменении размера их частиц (зерен) с температурой и рекристаллизации. Можно упомянуть лишь работу [1] по рекристаллизации пленок сульфида кадмия, в которой изменение размера зерен не обсужда-лось, и работу [2] по рекристаллизации в нанопленках сульфида свинца, Спецификой крупнокристаллического сульфида сереб-ра является то, что при нагреве на воздухе он не окисляется до оксида и сульфата металла, как другие сульфиды, а разлагается с выделением металлического серебра и серы, окисляющейся до газообразного оксида SO 2 . Это характерно и для наноструктурированного сульфида серебра.Основой современной электронной техники являются полупроводники на основе кремния и германия. Мак-симальная рабочая температура германиевых приборов не превышает 323−330 K, для кремниевых приборов она возрастает до 400−430 K. Кремний лучше сохраняет стабильность работы при высоких температурах, однако повышение производительности интегральных схем, до-стигаемое путем наращивания рабочей тактовой частоты и увеличения количества транзисторов, при дальнейшем использовании кремния Si и других распространенных полупроводников становится все более сложной и доро-гостоящей задачей. Дело в том, что по мере повышения тактовой частоты тепловыделение транзисторов усили-вается по экспоненте. Поэтому важной задачей является определение областей термической стабильности полу-проводниковых соединений и материалов, потенциально пригодных для работы при повышенной температуре. Одним из таких материалов является наноструктуриро-ванный сульфид серебра [3][4][5].Потенциальное применение наноструктурированного сульфида серебра наиболее перспективно в микро-и наноэлектронике, где в энергонезависимых устройствах памяти и резистивных переключателях используются гетеронаноструктуры Ag 2 S/Ag. Их действие основано на восстановлении катионов Ag + сульфида серебра до атомов металлического серебра Ag, превращении акантита α-Ag 2 S в аргентит β-Ag 2 S и возникнове-нии проводящего канала из серебра Ag и аргентита β-Ag 2 S [6-8]. Гибридные гетеронаноструктуры Ag 2 S/Ag обнаруживают повышенную эффективность в фотоката-лизе [9].Стабильная работа микроэлектронных устройств и...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.