Флюоритовые твердые растворы конгруэнтного характера плавления в системах PbF2–CdF2–RF3

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На основе термодинамико-топологического анализа определены составы конгруэнтного характера плавления в системах MF2–M'F2–RF3 (M ≠ M' = Ca, Sr, Cd, Ba, Pb, R = редкоземельные элементы, РЗЭ). Методом вертикальной направленной кристаллизации выращены кристаллы флюоритового твердого раствора в системах PbF2–CdF2–RF3 (R = Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu). Исследованы их фазовый состав и распределение компонентов по длине кристаллической були. Кристаллы конгруэнтно-плавящихся твердых растворов (Pb0.67Cd0.33)1–xRxF2+x (R = Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) выращены впервые. В кристаллах с R = Ho, Er, Tm и Yb обнаружены следы низкотемпературного превращения – фазы, изоструктурной соединению Pb2YF7 (пр. гр. I4/m), в которой позиции Y занимают соответствующие катионы R, а позиции Pb могут быть частично замещены катионами Cd. Кристаллы с R = Tb и Lu имеют высокую степень однородности и пригодны для оптических исследований.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. И. Бучинская

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: buchinskayii@gmail.com
Россия, Москва

П. П. Федоров

Федеральный исследовательский центр “Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН”

Email: buchinskayii@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Mouchovski J.T., Temelkov K.A., Vuchkov N.K. // Prog. Cryst. Growth Characteriz. Mater. 2011. V. 57. Р. 1. https://doi.org/10.1016/J.PCRYSGROW.2010.09.003
  2. Wu Ye-Qing, Su Liang-Bi, Xu Jun et al. // Acta Phys. Sin. 2012. V. 61. № 17. P. 177801. https://doi.org/10.7498/aps.61.177801
  3. Kaminskii A.A. Laser crystals, their physics and properties. Berlin: Springer-Verlag, 1991. 457p.
  4. Dorenbos P., Visser R., Dool et al. // J. Phys.: Condens. Matter. 1992. V. 4. P. 5281. https://doi.org/10.1088/0953-8984/4/23/005
  5. Sobolev B.P., Krivandina E.A., Derenzo S.E. et al. // MRS Online Proceedings Library. 1994. V. 348. P. 277. https://doi.org/10.1557/PROC-348-277
  6. Sobolev B.P. Multicomponent Crystals Based on Heavy Metal Fluorides for Radiation Detectors. Institut d’Estudis Catalans, 1994.
  7. Luo J., Ye L., Xu J. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2016. V. 16. P. 3985. https://doi.org/10.1166/jnn.2016.11873
  8. Blasse G., Grabmaie B.C. Luminescent Materials. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 1994. https://doi.org/10.1007/9783-642-79017-1
  9. Maurizio S.L., Tessitore G., Kramer K.W., Capobianco J.A. // ACS Appl. Nano Mater. 2021. V. 4. P. 5301. https://doi.org/10.1021/acsanm.1c00652
  10. Madirov E., Kuznetsov S.V., Konyushkin V.A. et al. // J. Mater. Chem. C. 2021. V. 9. P. 3493. https://doi.org/10.1039/D1TC00104C
  11. Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Miloglyadov E.V. et al. // J. Appl. Phys. 1998. V. 83. № 4. P. 2215. https://doi.org/10.1063/1.366959
  12. Geitenbeek R.G., Nieuwelink A.-E., Jacobs et al. // ACS Catal. 2018. V. 8. P. 2397. https://doi.org/10.1021/acscatal.7b04154
  13. Chen W., Cao J., Hu F. et al. // J. Alloys Compd. 2018. V. 735. P. 2544. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.11.201
  14. Runowski M., Goderski S., Przybylska et al. // ACS Appl. Nano Mater. 2020. V. 3. P. 6406. https://doi.org/10.1021/acsanm.0c00839
  15. John H. Burnett, Zachary H., Eric L. Shirley // Phys. Rev. B. 2001. V. 64. P. 241102(R). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.241102
  16. Wapenaar K.E.D., Van Koesveld J.L., Schoonman J. // Solid State Ionics. 1981. V. 2. P. 145. https://doi.org/10.1016/0167-2738(81)90172-7
  17. Sorokin N.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. // Inorg. Mater. 1997. V. 33. № 1. P. 1.
  18. Preishuber-Pflügl F., Bottke P., Pregartner V. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2014. V. 16. P. 9580. https://doi.org/10.1039/C4CP00422A
  19. Rammutla K.E., Comins J.D., Erasmus R.M. et al. // Chem. Phys. 2016. V. 467. P. 6.
  20. Nikolaichik V.I., Sobolev B.P., Sorokin N.I., Avilov A.S. // Solid State Ionics. 2015. V. 10. P. 279. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2015.07.015
  21. Nikolaichik V.I., Sobolev B.P., Sorokin N.I., Avilov A.S. // Solid State Ionics. 2022. V. 386. P. 116052. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2022.116052
  22. Gschwind F., Rodrigues-Garsia G., Sandbeck D.J.S. et al. // J. Fluorine Chem. 2016. V. 182. P. 76. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2015.12.002
  23. Мурин И.В., Чернов С.В. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1982. Т. 18. С. 168.
  24. Kosacki I. // Appl. Phys. A. 1989. V. 49. P. 413. https://doi.org/10.1007/BF00615026
  25. Vasil’chenko V.G., Zhumurova Z.I., Krivandina E.A. et al. // Instrum. Exp. Tech. 2000. V. 43. C. 46. https://doi.org/10.1007/BF02758997
  26. Багдасаров Х.С. // Кристаллохимия. Итоги науки и техники. М.: ВИНИТИ, 1987. Т. 21. С. 1.
  27. Федоров П.П., Бучинская И.И. // Успехи химии. 2012. Т. 81. № 1. С. 1. https://doi.org/10.1070/RC2012v081n01ABEH004207
  28. Schreinemakers F.A.H. // Z. Phys. Chem. 1901. V. 36. P. 413.
  29. Серафимов Л.А. // Журн. физ. химии. 1970. Т. 44. № 4. С. 1021.
  30. Писаренко Ю.А. // Журн. физ. химии. 2008. Т. 82. № 1. С. 1. https://doi.org/10.1134/S0036024408010019
  31. Schreinemakers F.A.H. // Z. Phys. Chem. 1905. V. 52. P. 513.
  32. Серафимов Л.А. // Журн. физ. химии. 2002. Т. 76. № 8. С. 1351.
  33. Buchinskaya I.I., Goryachuk I.O., Sorokin N.I. et al. // Condens. Matter. 2023. V. 8. P. 73. https://doi.org/10.3390/condmat8030073
  34. Ушаков С.Н., Усламина М.А., Пыненков А.А. и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. 2021. Т. 23. № 1. С. 101. https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3310
  35. Sobolev B.P. The Rare Earth Trifluorides: The High Temperature Chemistry of the Rare Earth Trifluorides. Institut d’Estudis Catalans, 2000.
  36. Федоров П.П. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 2. С. 245. https://doi.org/10.31857/S0044457X21020070
  37. Федоров П.П. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 10. С. 1371. https://doi.org/10.31857/S0044457X21100044
  38. Соболев Б.П. // Кристаллография. 2012. Т. 57. № 3. С. 490.
  39. Федоров П.П., Соболев Б.П. // Журн. неорган. химии. 1979. Т. 24. № 4. С. 1038.
  40. Федоров П.П., Бучинская И.И., Стасюк В.А., Бондарева О.С. // Журн. неорган. химии. 1996. Т. 41. № 3. Р. 445.
  41. Стасюк В.А. Изучение седловинных точек на поверхностях ликвидуса и солидуса в тройных системах с трифторидами редкоземельных элементов. Дисс. … канд. хим. наук. М.: МИТХТ, 1998.
  42. Каримов Д.Н., Комарькова О.Н., Сорокин Н.И. и др. // Кристаллография. 2010. Т. 55. № 3. С. 556. https://doi.org/10.1134/S1063774510030247
  43. Tikhomirov V.K., Furniss D., Seddon A.B. et al. // J. Mater. Sci. Lett. 2002. V. 21. P. 293. https://doi.org/10.1023/A:1017919719782
  44. Bordj S., Satha H., Barros A. et al. // Opt. Mater. 2021. V. 118. P. 111249. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111249
  45. Fartas R., Diaf M., Martin I.R. et al. // J. Lumin. 2020. V. 228. P. 117594. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117594
  46. Cheddadi A., Fartas R., Diaf M., Boubekri H. // J. Lumin. 2024. V. 265. P. 120237. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2023.120237
  47. Gerasimov K.I., Falin M.L. // Phys. Solid State. 2009. V. 51. P. 721. https://doi.org/10.1134/S1063783409040118
  48. Севостьянова Т.С., Хомяков А.В., Маякова М.Н. и др. // Оптика и спектроскопия. 2017. Т. 123. № 5. С. 734. https://doi.org/ 10.7868/S0030403417110198
  49. Krivandina E.A. // Butll. Soc. Cat. Sien. 1991. V. 12. P. 393.
  50. Baldochi S.L., Morato S.P. // Encyclopedia of Materials: Science and Technology / Eds. Buschow K.H.J. et al. Amsterdam: Elsevier Science, 2001. P. 3200.
  51. Karimov D.N., Buchinskaya I.I., Arkharova N.A. et al. // Crystals. 2021. V. 11. № 3. P. 285. https://doi.org/10.3390/cryst11030285
  52. Boultif A., Louer D. // J. Appl. Cryst. 1991. V. 24. P. 987. https://doi.org/10.1107/S0021889891006441
  53. Petříček V., Dušek M., Palatinus L. // Z. Kristallogr. Cryst. Mater. 2014. V. 229. P. 345. https://doi.org/10.1515/zkri-2014-1737
  54. Chalmers B. Principles of Solidification Wiley Series on the Science and Technology of Materials. Publ. John Wiley and Sons, 1964. 319 p.
  55. Dib A., Aleonard S., Roux M.Th. // J. Solid State Chem. 1984. V. 52. P. 292. https://doi.org/10.1016/0022-4596(84)90012-4

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Блок-схема диаграмм состояния бинарных систем, образованных флюоритовыми дифторидами щелочноземельных металлов, MF2–MF2 (M = Ca, Sr, Cd, Ba, Pb)

Скачать (102KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Основные типы диаграмм состояния жидкость–твердое вещество для тройных систем с непрерывными твердыми и жидкими растворами: в отсутствие конгруэнтных точек на поверхностях плавления (а) и при их наличии – максимум (б), минимум (в) и седло (г). В верхнем ряду схематически показаны формы поверхностей, в среднем – общий вид Т–x-диаграмм, в нижнем – проекции поверхности ликвидуса (линии – изотермы)

Скачать (264KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Составы седловинных точек на концентрационных треугольниках для рядов систем CaF2–SrF2–RF3 (a), BaF2–SrF2–RF3 (б) и PbF2–CdF2–RF3 (в)

Скачать (274KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Пример кристаллических буль “as grown”

Скачать (338KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Распределение катионов по длине кристаллических буль для R = Tb (a), Ho (б), Er (в), Tm (г), Yb (д) и Lu (е). На вставках показаны примеры пластин, вырезанных из кристаллов и просветленных для оптического просмотра

Скачать (608KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Общая картина дифрактограмм Pb1–x–yСdxRyF2+y (R = Tb, Ho–Lu) (а). Увеличенная область дифрактограмм вблизи фона для R = Ho–Yb (б). Сверху показаны штрих-диаграммы соединения Pb2YF7 (пр. гр. I4/m), PDF № 00-037-1116, и кубической фазы образца Pb0.49Cd0.24Yb0.27F0.27 (пр. гр. Fm3m)

Скачать (342KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024