Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Электрические свойства высшего силицида марганца

01.06.2019

Сведения о структурном богатстве высших силицидов марганца выявились лишь в последние годы. Оказалось, что малые изменения состава достаточно серьезным образом влияют на их кристаллическое строение, что обычно не учитывалось при исследовании электрических и иных физических свойств сплавов частной системы MnSi—Si.

Имеются, по крайней мере, два обстоятельства, мешающие разобраться в особенностях электрических характеристик высших силицидов марганца. Во-первых, исключительно трудным является получение сплавов заданного состава (с точностью до нескольких долей процента), а также их прецизионный химический анализ. Во-вторых, структурная идентификация исследуемых образцов требует проведения тонких и трудоемких рентгеногониометрических исследований в широком интервале температур, что в настоящее время само по себе является сложной и подчас непосильной задачей. Следует также иметь в виду, что структурные исследования высших силицидов марганца ни в коей мере нельзя считать завершенными, так как (помимо отсутствия расшифровки структур Mn26Si45 и Mn27Si47) области гомогенности каждого силицида и степени комплектности их решеток остаются невыясненными. Другими словами, формульный состав каждого силицида, получающийся с учетом структурных соображений, может не соответствовать реальному соотношению между числом атомов марганца и кремния в случае частичного замещения одного компонента другим или образования вакансий в одной из подрешеток, о чем говорилось ранее.

В связи со сказанным к приводимым ниже данным об электрических свойствах высших силицидов марганца следует относиться, как к ориентировочным, и иметь в виду, что используемый здесь их формульный состав описывает не соотношение между числом эквивалентных позиций для атомов марганца и кремния, а шихтовый состав смесей, использованных для синтеза препаратов.

До 1961 г., по-видимому, изучались электропроводность и т.э.д.с. лишь двухфазных препаратов («MnSi2»), содержащих кремний в качестве одной из фазовых составляющих. То же самое относится и к данным Нешпора и Юпко.

Только после работ Коршунова с соавторами, а также Дудкина и Кузнецовой, выяснивших, что сплавы, соответствующие стехиометрическому составу MnSi2, содержат избыточный кремний, стали проводить исследования препаратов, несколько более богатых марганцем, которые, судя по результатам металлографических и обычных рентгенографических исследований, диагностировались как однофазные.
Электрические свойства высшего силицида марганца

К сожалению, между данными разных авторов об электропроводности и коэффициенте т.э.д.с. нет должного согласия. Скорее всего, это связано с различной чистотой образцов, неидентичностью содержания основных компонентов и сильной анизотропией коэффициентов переноса, которая может проявляться в текстурованных образцах. Все же, несмотря на это, можно считать, что некоторые электрофизические особенности сплавов установлены достаточно надежно. Так, не вызывает сомнения экстремальный характер изотермы т.э.д.с. (рис. 150). По данным работ, в которых образцы изготовлялись прямым сплавлением дважды дистиллированного марганца и монокристаллического кремния в отпаянных кварцевых трубочках, минимальной электропроводностью при комнатной температуре обладает однофазный препарат, содержащий 46,5 % Si (MnSi1,70), — о = 200 ом-1*см-1. Сплав, содержащий 47% Si (MnSi1,73), наоборот, обладает максимальной электропроводностью среди «однофазных» препаратов (о = 600 ом-1*см-1). При этом, согласно Коршунову, концентрационная область гомогенности высшего силицида заключена в пределы от MnSi1,67 до MnSi1,73.

Дудкин и Кузнецова [245] приводят качественно аналогичную зависимость о (%Si) с той лишь разницей, что минимальная электропроводность (о = 100 ом-1*см-1) приписана образцу состава MnSi1,67

В работах авторы обнаружили большую анизотропию а и а для квазимонокристаллических образцов, полученных методом Чохральского.

Однако вытянутые образцы высшего силицида марганца обычно содержат прослойки кремния, перпендикулярные оси кристаллита, что может существенно исказить информацию не только о зависимости его характеристик от кристаллических направлений образца, но и о свойствах самого силицида.

Наиболее подробно температурные зависимости о и а исследованы в работе Никитина и соавторов, использовавших для приготовления сплавов дважды дистиллированный марганец и полупроводниковый кремний. Монокристаллические образцы в этой работе (состава MnSi1,73) были получены методом Бриджмена (с опусканием кварцевой ампулы со скоростью 1 см/ч). Из слитков вырезали образцы (8x8x20 мм) с длинной стороной, параллельной оси (001), вдоль которой измерялись электро-и теплопроводности, а также коэффициент т.э.д.с. Полученные результаты представлены на рис. 151. Зависимости о(Т) и а(Т) экстремальны и качественно аналогичны таковым для CrSi3. Переход к сплавам несколько иного состава (MnSi1,73), судя по данным, слабо меняет характер зависимостей о(Т) и а(T).

Коэффициент т. э. д. с. для высших силицидов марганца по результатам всех исследователей положителен и достаточно велик, хотя количественные характеристики, полученные разными авторами (зачастую на образцах разного состава), заметно отличаются друг от друга.

Величина коэффициента Холла для MnSi1,73 существенно зависит от взаимной ориентации направлений магнитного поля, тока и кристаллографических осей. Так, если при комнатной температуре Rx =3*10в-1 см3/к для ориентации [001]_|_пл. HI, то для ориентаций [001]||I и [001]||H коэффициент Холла соответственно равен ~1,8*10в-1 и 7*10в-2 см3/к. Необходимо, правда, иметь в виду, что значения Rx могут несколько искажаться прослойками кремния.

Разнообразные свойства силицида, которому приписан состав Mn4Si7, исследованы также в работе.

Комплекс физических свойств (о, н, а) указывает на перспективность использования высших силицидов марганца в качестве термогенераторных материалов в области средних температур.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: