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Journalof the Less-Common Metals, 170(1991) 373-392 373 Description du systhne ternaire Ag-Ga-Te M. Guittard, J. Rivet, F. Alapini, A. Chilouet et A.-M. Loireau-Lozac’h Laboratoire de Chimie Minkale Structurale, C. N.R.S., URA 200, FacultP des Sciences Pharmacerctiques et Biologiques de Paris V, 4Avenue de I’Obsentatoire, 75270 Paris Cedex 06 (France) (Recu le 13 decembre 1990) Le diagramme de phase du systeme temaire Ag-Ga-Te a it6 etudie par anaiyse thermique differen- tielle, diffraction de rayons X et analyse metallographique. Sur Ia Iigne Ag,Te-Ga,Te,, trois combinai- sons ternaires ont CtCobservees: Ag,GaTe,, a fusion congruente, prisentant une transition de phase a 29 “C, hexagonale de part et d’autre de cette temperature; AgGeTe,, quadratique de type chalcopyrite, igalement B fusion congruente; une phase lacunaire Ag,Ga(,- xj,3n~z _ 2xj,3Te2, presentant un domaine d’homogeneite pomx compris entre 0,63 et 0,75, quadratique, stable entre 585 et 7OO”C, a dicompo- sition p~ritectique de type binaire. En outre, on note la presence de deux solutions soiides temaires, l’une de type blende sit&e sur la ligne Ag,Te-GazTe, et s’appuyant sur Ga,Te,, et I’autre de type GaTe, sur la ligne GaTe-Ag. Enfin, une zone de dtmixtion ternaire hquide-hquide, interne au systeme, est observee. Darts nos conditions experimentales, aucune zone formatrice de verres n’a pu btre decelee. Seize invariants ternaires sont mis en evidence: huit eutectiques, dont l’un est deginere sur le sommet gallium, et huit peritectiques, sept transitoires et un vrai de type binaire. Abstract The phase diagram of the Ag-Ga-Te system was studied using differential thermal analysis, X-ray dif- fraction and metallography. Three ternary compounds were observed on the Ag,Te-Ga,Te, line: Ag,GaTe,, which has a congruent melting point and a phase transition at 29°C being hexagonal on both sides of this temperature; AgGaTe,, which is a tetragonal, chalcopyrite type phase; a lacunar phase Ag,Ga !J x,ii+2rj,3Te2 which is a solid solution for 0.63 <x%0.75, has a stability domain _ between 585 and 700 “C, and is an incongruent melting binary type. Two ternary solid solutions were present, one a sphalerite type on the Ag,Te-GazTe, line next to GaZTe, and one a GaTe type on the GaTe-Ag line. One liquid-liquid immiscible phase was observed, but no glasses. Sixteen ternary invariants are characterized: eight eutectics, one of which is generated at the gallium apex, seven ternary transitory peritectics and one true peritectic binary type. 1. Introduction Dam, ce ternaire, seule a deja et6 etudiie la ligne quasi-binaire Ag,Te-Ga,Te,. Le plus ancien compose connu dans ce systeme est AgGaTe,, d&-it pour la premiere fois en 1955 par Hahn et al. [I]. 11 cristallise dans le systeme quadratique. Sa structure est de type chalcopyrite. I1 a depuis et6 t&s etudie en fonction de la temperature et de la pression [2-121. Une solution solide autour de la composition AgGaTe,, d’etendue plus ou moins grande selon les auteurs, a Cte d&rite. L’existence de cette solution solide ne OOZZ-5088/91 fS3.50 0 Elsevier Sequoia/P~nted in The Netherlands

Description du système ternaire Ag-Ga-Te

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Journalof the Less-Common Metals, 170(1991) 373-392 373

Description du systhne ternaire Ag-Ga-Te

M. Guittard, J. Rivet, F. Alapini, A. Chilouet et A.-M. Loireau-Lozac’h Laboratoire de Chimie Minkale Structurale, C. N.R.S., URA 200, FacultP des Sciences Pharmacerctiques et Biologiques de Paris V, 4Avenue de I’Obsentatoire, 75270 Paris Cedex 06 (France)

(Recu le 13 decembre 1990)

Le diagramme de phase du systeme temaire Ag-Ga-Te a it6 etudie par anaiyse thermique differen- tielle, diffraction de rayons X et analyse metallographique. Sur Ia Iigne Ag,Te-Ga,Te,, trois combinai- sons ternaires ont CtC observees: Ag,GaTe,, a fusion congruente, prisentant une transition de phase a 29 “C, hexagonale de part et d’autre de cette temperature; AgGeTe,, quadratique de type chalcopyrite, igalement B fusion congruente; une phase lacunaire Ag,Ga(,- xj,3n~z _ 2xj,3Te2, presentant un domaine d’homogeneite pomx compris entre 0,63 et 0,75, quadratique, stable entre 585 et 7OO”C, a dicompo- sition p~ritectique de type binaire. En outre, on note la presence de deux solutions soiides temaires, l’une de type blende sit&e sur la ligne Ag,Te-GazTe, et s’appuyant sur Ga,Te,, et I’autre de type GaTe, sur la ligne GaTe-Ag. Enfin, une zone de dtmixtion ternaire hquide-hquide, interne au systeme, est observee. Darts nos conditions experimentales, aucune zone formatrice de verres n’a pu btre decelee. Seize invariants ternaires sont mis en evidence: huit eutectiques, dont l’un est deginere sur le sommet gallium, et huit peritectiques, sept transitoires et un vrai de type binaire.

Abstract

The phase diagram of the Ag-Ga-Te system was studied using differential thermal analysis, X-ray dif- fraction and metallography. Three ternary compounds were observed on the Ag,Te-Ga,Te, line: Ag,GaTe,, which has a congruent melting point and a phase transition at 29°C being hexagonal on both sides of this temperature; AgGaTe,, which is a tetragonal, chalcopyrite type phase; a lacunar phase Ag,Ga !J x,ii+2rj,3Te2 which is a solid solution for 0.63 <x%0.75, has a stability domain _ between 585 and 700 “C, and is an incongruent melting binary type. Two ternary solid solutions were present, one a sphalerite type on the Ag,Te-GazTe, line next to GaZTe, and one a GaTe type on the GaTe-Ag line. One liquid-liquid immiscible phase was observed, but no glasses. Sixteen ternary invariants are characterized: eight eutectics, one of which is generated at the gallium apex, seven ternary transitory peritectics and one true peritectic binary type.

1. Introduction

Dam, ce ternaire, seule a deja et6 etudiie la ligne quasi-binaire Ag,Te-Ga,Te,. Le plus ancien compose connu dans ce systeme est AgGaTe,, d&-it pour la premiere fois en 1955 par Hahn et al. [I]. 11 cristallise dans le systeme quadratique. Sa structure est de type chalcopyrite. I1 a depuis et6 t&s etudie en fonction de la temperature et de la pression [2-121.

Une solution solide autour de la composition AgGaTe,, d’etendue plus ou moins grande selon les auteurs, a Cte d&rite. L’existence de cette solution solide ne

OOZZ-5088/91 fS3.50 0 Elsevier Sequoia/P~nted in The Netherlands

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se manifeste qu’a haute temperature. Par contre, tous les auteurs ont dicrit sa fusion comme mcongruente.

Le diagramme ternaire complet n’ayant pas encore et6 decrit a notre connaissance, nous en avons entrepris l’etude. Dans ce but, nous avons effectue plus de deux cents preparations (Fig. 1). Les mat&es premieres utilisees ont les degres de purete suivants: l’argent 99,9999%, le gallium 99,999% et le tellure 99,999%. Les differentes compositions ont et6 obtenues en milangeant soit des composes binaires entre eux, soit un compose binaire avec un element. Le melange est introduit dans une ampoule de silice qui est ensuite scellee sous un vide inferieur a 10m3 Torr. Le chauffage est realise en Clevant progressivement la temperature jusqu’a 1000 “C. La preparation est terminee suivant les cas, soit par trempe, soit par recuit d’une semaine environ a une temperature convenable.

Les compositions sont generalement indiquees par le rapport atomique n = Ga/( Ga + Ag) lorsque les systemes consider& sont peu inclines par rapport au cot6 Ag-Ga du ternaire. Par contre, tous les autres systemes sont decrits avec le rapport atomique n’ = Te/(Te + Ag + Ga).

2. MCthodes expkrimentales

Nous avons utilise un appareillage d’analyse thermique differentielle (ATD) classique construit au laboratoire et associe a un enregistreur Nanorac-Sefram. Les thermocouples utilises sont en platine-platine-rhodie. La courbe de montee en

Te

a Ga

Fig. 1. PrCparations effect&es dam le diagramme.

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375

temperature est italonnce a partir des points de fusion suivants: l’argent 962 “C, l’aluminium 659 “C et le zinc 419 “C. La vitesse de montee en temperature est de 5”Cmin-“.

Lanalyse mitallographique est effectuee sur des ichantillons refroidis lente- ment ou trempes. 11s sont inclus dans un bloc de risine puis polis au papier abrasif et sur disques de feutre impregnes de pates diamantees ( 15 B 0,2 pm).

Lanalyse radiocristallographique des differents melanges est faite avant et apres passage a I’ATD sur un diffractometre a cristal courbe de quartz. De nombreux examens ont Cte faits par diffraction de rayons X en temperature variable sur une chambre de Guinier-Link.

3. Systhmes binaires

Le systeme Ag-Te [ 131 comporte deux eutectiques, une lacune de miscibilite a l’etat liquide et trois phases intermediaires: Ag,Te, a fusion congruente, presentant un domaine d’homogeneite et trois varietes polymorphiques avec deux transitions de phase respectivement a 145 “r 3 “C et B 689-802 f 3 “C; une phase y, stable entre 120 “C et sa temperature de decomposition peritectique a 460 “C. avec deux variitis polymorphiques et une transition de phase a 178 “C; Ag,Te,, presentant un domaine ~homog~n~it~ avec une decomposition peritectique B 420 “C et une transition de phase a 265-295 f 10 “C.

Le systeme Ga-Te [ 141 renferme trois composes intermediaires: GaTe [ 151, Ga,Te, et Ga,Te, [ 161. Les deux premiers sont a fusion congruente respectivement a 850 et 8 10 “C, Le troisieme, B decomposition peritectique, n’est stable qu’entre 400 et 495 “C. Trois eutectiques, dont un degineri du coti du gallium, et une lacune de miscibiliti, avec un invariant monotectique a 75O”C, complktent la description de ce systeme, dans lequel des verres ont cte obtenus par ultratrempe dans la region riche en tellure [ 171.

Le systeme Ag-Ga [lS] est assez complexe. On y retiendra l’existence de deux phases 5 et 6, le domaine d’homog&reitC de la premiere itant plus etendu que celui de la seconde. La phase c presente une transition de phase a 380-375 “C. Une solution solide partielle existe au voisinage de l’argent. L’eutectique se situe dans la region riche en gallium.

4. Triangulation

Les domaines de stabilite en temperature des differentes phases binaires et ternaires sont tels qu’il n’existe aucune temperature qui leur soit commune a tous (Fig. 2). 11 est done necessaire de faire une triangulation a differentes temperatures. Les lignes d’invariance pricisant le decoupage de ce ternaire ont eti definies par la methode de “l’alliage crucial” de Guertler [ 191. Le nombre de domaines a deux et B trois phases est chaque fois different, mais la regle de Rhines [20] est toujours virifiee dans chaque domaine de temperature (Fig. 3).

Page 4: Description du système ternaire Ag-Ga-Te

376

Tf’CI 1000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

962 960

% k f 4 1

611

326

710710 766

” I 585

*

Fig. 2. Domaines de stabifitk des diffkrentes phases binaires et temaires en fonction de la tempira- ture.

5. Etude experimentale du diagramme de phase

Pour des raisons de commodite, nous envisagerons d’abord la ligne quasi- binaire Ag,Te-Ga,Te, qui renferme trois phases temaires et qui partage ce ternaire en deux parties: le triangle Ag,Te-Te-Ga,Te, et le quadrilatere Ag-Ag,Te-Ga,Te,-Ga. Dans le triangle, il n’apparait aucune dimixtion term&e, tandis que dans Ie quadrilatere‘se manifeste une demixtion temaire liquide-liquide qui se referme sur elle-meme et se situe dans la zone riche en argent.

5. I. Etude de la section Ag, Te-Ga, Te, (‘Fig. 4, Tubleau I) Elle presente les caracteres typiques dune ligne quasi-binaire. Trois

combinaisons ternaires ont et6 identifiees dans ce systeme: Ag,GaTe, [ 2 11, a fusion congruente, presentant une transition de phase a 29°C hexagonale de part et d’autre de cette temperature; AgGaTe,, egalement a fusion congruente, avec un domaine d’homogeneite a haute temperature, de type chalcopyrite; une phase lacunaire [22], a decomposition peritectique et a structure originale, derivee de la blende, presentant igalement un domaine d’homogeneite sur toute son etendue de stabilite en temperature entre 585 et 700 “C, de formule AgxGa(J_,),gfII~~_2,),3Te2, avec x compris entre 0,63 et 0,75. Pour simplifier I’ecriture, ces trois phases seront respectivement designees par A, B et C. Dans cette section on trouve sept invariants:

Page 5: Description du système ternaire Ag-Ga-Te

Fig. 3. Diffkrentes sections isothermes du diagramme.

B 700 “C, l’invariant piritectique correspondant B la dkomposition de type binair< de la phase C

(C) -;=r (Ga,Te, ) + liq 7t2

h 694 “C, l’invariant eutectique correspondant B l’equilibre 694 “C

liq fzg +(B)+(C)

B 650 “C, l’invariant eutectique correspondant h l’equilibre f&SO “C

liq Ed + A+ (B)

h 625 “C, l’invariant eutectique correspondant SI l’iquilibre 625 “C

liq El0 + Ag,Te + A

Page 6: Description du système ternaire Ag-Ga-Te

378

T”C 960

900

800

700

~

IO

d

3

600 635

500

400

300

200

100

I I

120 -

12

e 650

15

A 29-c

15 1 14 ,

C- -W-

Ag$e 0.10 0.20 0.30 0.40 0,50 0,60 0.70 0.80 0‘90 GapTe 3

-“-,

Fig. 4. Diagramme de phase du systkme Ag,Te-Ga,Te,.

a 585 “C, l’invariant correspondant a la formation de la phase C

(B)+ (GazTe3)5s(C)

a 120 “C, la transition de Ag,Te qui a une fusion congruente a 960 “C

Ag,Te( a)‘% Ag,Te(p)

et enfin, a 29 “C, la transition de phase du compose A 29°C

A(P) + A(a)

5.2. Tifangle Ag, Te- Te-Ga, Te, Ce triangle est forme de la juxtaposition des trois triangles Ag,Te-Te-

Ag,GaTe6, Ag,GaTe,-Te-AgGaTe, et AgGaTe,-Te-Ga2Te,. Ces trois triangles constitutifs sont &pares par les systemes quasi-binaires Ag,GaTe,-Te et

Page 7: Description du système ternaire Ag-Ga-Te

379

TABLEAU 1

Phases en 6quilibre dans les domaines traversCs par la section Ag,Te-GazTe,

NumBro Phases en Cquilibre

1 L 2 AgzTe@ + L 3 Ag,GaTe,a + L 4 Ag,GaTe,a + L 5 ( AgGaTez) + L 6 (AgGaTe,) + L 7 (AgxGal?~.ii30!2-2,,,Tez) +L 8 (Ga?Te,)+L 9 (AgGaTez) +‘(Ag,Ga(,-.&2 -zxiiSTeJ

10 (Ag,Ga(,~.,,30iz-Zxi,3TeZ)+(GazTe3) 11 AgzTe/3 + Ag,GaTe,a 12 AgzTea + Ag,GaTe,a 13 Ag,Tea + AgvGaTeoB 14 Ag,,GaTeJ + AgGaTe, 15 AgvGaTe, a + AgGaTe, 16 AgGaTe? + (Ga,Te,)

AgGaTe,-Te. Seul le triangle Ag,GaTe,-Te-AgGaTe, reste identique B lui-m&me B mute tempkrature alors que pour les triangles Ag,Te-Te-Ag,GaTe, et AgGaTe,-Te-Ga,Te,, le nombre de triangles d’invariance qu’ils renferment varie avec la tempkrature. La surface liquidus prksente sept invariants ternaires: trois eutexies E,, E, et E,, et quatre pkritexies transitoires P,, Pz, P3 et Ph. Les phases sit&es sur les cCitCs du triangle sont au nombre de neuf, ce qui correspond B neuf nappes de cristallisation; pour cinq d’entre elles, le composi est situ6 B l’irkrieur de sa nappe et, pour quatre d’entre elles, le composi est situ6 h l’extkieur.

5.2.1. Section quasi-binaire Ag, Ga Te,- Te (Fig. 5, Tableau 2) Cette section est Cgalement une ligne quasi-binaire. Elle s’appuie sur un

Sment et un composk B fusion congruente et prkente un eutectique en “selle”. Elle met en kvidence deux invariants: B 357 “C, l’invariant correspondant ti l’eutec- tique Q, et ?I 29 “C, l’invariant correspondant B la transformation de Ag,GaTe,.

5.2.2. Section qu~i-binaire AgGaTe,- Te (Fig. 6, Tableau 3) Cette section est une simple ligne quasi-binaire. Elle s’appuie sur un iliment

et un composk B fusion congruente et presente un eutectique E~ en “selle”. Elle met en &idence, par la ligne pointillke B 352 “C, la trace du plan eutectique du triangle Ag,GaTe,-Te-AgGaTe, .

5.2.3. Evolution des t?quilibres liquide-solide Les Tableaux 4, 5 et 6 permettent de suivre l’kvolution des Cquilibres

liquide-solide dans le triangle Ag,Te-Te-Ga,Te,.

Page 8: Description du système ternaire Ag-Ga-Te

Agy GaTe6 0,so 0,hV 0,10 0,RO 0,YO Te

n‘ -

Fig. 5. Diagramme de phase du systkme Ag,GaTe,-Te.

TABLEAU 2

Phases en Cquilibre dans les domaines traversks par la section Ag,GaTe,-Te

NumCro Phases en kquilibre

1 L 2 Ag,GaTe,a + L 3 Te+L 4 Ag,GaTe,a + Te 5 Ag,GaTe,fi + Te

5.3. Quadrilakre Ag-Ag, Te-Ga, Te,-Ga Ce quadrilatbre est form6 de la juxtaposition des triangles Ag-Ag,Te-

Ag,GaTe,, Ag-Ag,GaTe,-AgGaTe,, Ag-AgGaTe,-GaTe, AgGaTe,-GaTe- Ga,Te, et Ag-GaTe-Ga. Les trois premiers triangles correspondent, chacun, a toutes temperatures, a un seul et meme triangle d’invariance. Ces trois premiers triangles sont plus ou moins recouverts par la meme zone de demixtion a deux liquides interne au ternaire dont les paliers monotectiques i 858, 802 et 790 “C app~tie~ent respectivement aux systemes Ag-Ag,GaTe,, Ag-AgGaTe, et

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381

T-L

700

ho0

‘200

400

3oc

200

b . * .

352

4

AqGa I e I, 0,60 0,70 0,uo 0,90 <

-%

e

Fig. 6. Diagramme de phase du systkme AgGaTe,-Te.

TABLEAU 3

Phases en Cquilibre dans les domaines traversts par la section AgGaTe,-Te

NumCro Phases en dquilibre

Ag-GaTe. Ces paliers, &ant ho~ontaux, co~rment le caractkre qu~i-blare des trois sections precedentes.

Le triangle Ag-GaTe-Ga renferme trois triangles d’invariance en dessous de 326 “C, deux triangles entre 326 et 6 11 “C et enfin un seul triangle au-dessus de 611 “C.

Le triangle AgGaTe,-Ga,Te,-GaTe renferme un seul triangle d’invariance en dessous de 585 “C et deux au-dessus de cette temperature.

La surface hquidus de ce quadrilatere met en evidence huit invariants ternaires: cinq eutexies E,, E,, E,, E, et E,, et trois peritexies transitoires P5, Ph et P,. Les phases sit&es SW le pourtour du quadrilatere sont au nombre de dix, ce qui

Page 10: Description du système ternaire Ag-Ga-Te

382

TABLEAU 4

Evolution des invariants binaires et temaires dam le triangle Ag,Te-Ag,GaTe,-Te

Systeme blnawe AgpTe -Te

Systems tarnalre $&me quasi-binalre SystBme quasi-bInair kg2T?- A - Te Ag,Te -A A- Te L

I

TABLEAU 5

Evolution des invariants binaires et ternaires dam le triangle Ag,GaTe,-AgGaTe,-Te

Page 11: Description du système ternaire Ag-Ga-Te

383

TABLEAU 6

Evolution des invariants binaires et temaires dans le triangle Ga2Te,-AgGaTe,-Te

SystBme quasi-blnaire I b -1e

correspond a dix nappes de c~stallisation; pour sept d’entre elles, le compose est situe ?I l’intirieur de sa nappe de cristallisation, et pour trois d’entre elles, le compose est situ& a l’extdrieur de sa nappe de cristallisation.

5.3.1. Section quasi-binaire Ag-AgGa Te, (Fig. 7, Tableau 7) Bien que ce systeme traverse une surface de d&n&ion temaire a deux

liquides, il prisente les c~act~~stiques d’un quasi-binaire. En effet, aucun pit d’ATD nest attribuable B des iquilibres triphases, le palier monotectique est horizontal. La temperature monotectique, &gale a 802 “C, croit en se rapprochant de la ligne Ag-Ag,GaTe, et decroit en se rapprochant de la ligne Ag-GaTe. L’eutectique E,~ se situe a 6 10 “C. Sur les enregistrements d’ATD, on remarque par ailleurs, la presence systimatique de pits de faible intensite, situ& a 55O”C, pouvant etre attribues, aux erreurs d’expirience p&s, et compte tenu du fait que la section est situ&e environ i &gale distance des eutectiques ternaires E5 et E,, a l’un ou B l’autre des deux eutectiques ternaires (E, 560, et E, 550 “C).

5.3.2. section quasi-b~~aire Ag-GuTe (Fig. 8, Tableau 8) Comme la preckdente section, ce systeme traverse une surface de dimixtion a

deux liquides et presente les caracteristiques d’un quasi-binaire. Elle s’appuie sur

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T-C

600

so0

1

610

l **..*.* 550

b

Ag 0,lO 0.20 0.30 0,40 AgGaT e2

-SF

Fig. 7. Diagramme de phase du systkme Ag-AgGaTe,.

TABLEAU 7

Phases en dquilibre dans les domaines traversis par la section Ag-AgGaTe,

NumCro Phases en Cquilibre

1 L 2 Ag+l,

3 1, +12

4 Ag+l,

5 AgGaTe, + L 6 AgGaTe, + Ag

un element et un compose a fusion congruente. Aucun pit d’ATD nest ici attribu- able a des equilibres triphases. Elle presente deux invariants: a 790 “C un invariant monotectique et & 600 “C un invariant eutectique. En outre, une ligne L 550 “C, correspondant a des pits de faible intensiti, est attribuable a l’invariant ternaire du triangle Ag-AgGaTe,-GaTe situe a 550 “C.

De plus, il existe une solution solide s’appuyant sur GaTe et s’etendant au maximum au niveau de l’eutectique, B 600 “C (n” = 0,75), (n” = Ag/(Ag + Ga)). La structure de GaTe (2 = 12) montre l’existence de quatre tetraedres de tellure vides par maille. Dans ces tetrakdres, les distances Te-Te permettent l’insertion d’argent.

Page 13: Description du système ternaire Ag-Ga-Te

385

T’C

1000

960

900

600

Fig. 8. Diagramme de phase du systtme Ag-GaTe.

TABLEAU 8

Phases en Cquilibre dans les domaines traversks par la section Ag-GaTe>

NumCro Phases en Cquilibre

1 L 2 1, +I2 3 Ag+l, 4 Ag+l, 5 (GaTe)+L 6 (GaTe) 7 (GaTe)+Ag

L’occupation totale des tktrakdres correspond done h quatre atomes d’argent pour 12 GaTe, ce qui se retrouve sur le diagramme de phase (n” = 0,75). La Fig. 9 donne la variation des paramktres de cette solution solide et permet de confirmer ses limites.

Page 14: Description du système ternaire Ag-Ga-Te

386

SOLUTION SOLIDE DE TYPE GaTe PAR INTRODUCTION

D’ARGENT DANS GaTe

n’= Ag/Ag+Ga

z$;;_ / , ., , )

~fO~_~~~O’, O’, 0: ““-‘ / l

0.9 0,8 0.7 0.6 0.5 r;‘>

(VI*

104.5 -$,

104.4 - “-b,,

104.3 - *\... .

104.2 -

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 6,

Fig. 9. Variation des paramktres de la solution solide de type GaTe sur la ligne GaTe-Ag (0,75 Q n” < 1).

TY

900

600

675

4

0.30 0.40 0.50 AgGaTe2 II’ GaTe

---w

Fig. 10. Diagramme de phase de la section AgGaTe,-GaTe.

Page 15: Description du système ternaire Ag-Ga-Te

387

TABLEAU 9

Phases en 6quilibre dans les domaines traversCs par la section AgGaTe,-GaTe

NumCro Phases en kquilibre

1 L 2 AgGaTe, + L 3 GaTe + L 4 AgGaTe? + GaTe

TABLEAU 10

Evolution des inva~~ts binaires et ternaires dans le triangle Ag-AgzTe-Ag,GaTe,

TABLEAU 11

Evolution des invariants binaires et ternaires dans le triangle Ag,GaTe,-AgGaTe?-Ag

Page 16: Description du système ternaire Ag-Ga-Te

388

53.3. Section quasi-binaire AgGaTe,-GaTe (Fig. IO, Tableau 9) Cette section est encore une simple ligne quasi-binaire. Elle s’appuie sur deux

composts 21 fusion congruente et prkente un eutectique en “selle” ( e6). Elle met en evidence un seul invariant eutectique B 675 “C. Cette ligne, parallkle au c&e Ag-Ga, est B taux de tellure constant.

TABLEAU 12

Evolution des invariants binaires et ternaires dans le triangle Ag-AgGaTe,-GaTe

TABLEAU 13

Evolution des invariants binaires et tecnaires dans le triangle Ga,Te,-AgGaTe,-GaTe

Page 17: Description du système ternaire Ag-Ga-Te

389

53.4. Evolution des iquilibres liquide-solide Les Tableaux lo-14 permettent de suivre l’kolution des iquilibres

liquide-solide dans le quadrilatere Ag-Ag,Te-Ga,Te,-Ga.

53.5. Etude de la zone de dhnixtion interne au triangle Ag-Ga-Te La zone de demixtion ternaire a deux liquides situee dans le quadrilatere

Ag-Ag,Te-Ga,Te,-Ga et plus precisement dans la zone de cristallisation de l’argent, est interne au ternaire. Sa courbe binodale se referme sur elle-meme avec dew points critiques: CM = 870 “C et C,,, = 734 “C (Fig. 11). Cette zone de dimix- tion n’est traversee par aucune vallee eutectique. Elle a et6 mise en evidence par examen metallographique d’echantillons trempes depuis l’itat liquide (Fig. 12). Les temperatures des conodales de d&n&ion decroissent rt&ulierement depuis CM (temperature critique maximale) jusqu’a C, (temperature critique minimale). On a affaire a toute une serie d’equilibres monovariants de type:

1, = 12+Ag

On notera que le point critique maximal est a peu de distance de la vallie eutectique e,E,. Chaque fois que la courbe binodale est toupee par une section

TABLEAU 14

Evolution des invariants binaires et ternaires dans le triangle Ag-GaTe-Ga

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A Ay9bd leg

B = AcJGaTe2

C = Ag,Ga(,l~ x),3 q (2-2x)/3 re

X Photo de la demiY+inn

A95’e3 [,

Y

Ag,,re kf r: [’ 3

Fig. 11. Reprisentation de la surface liquidus du systitme Ag-Ga-Te.

quasi-binaire, les triangles de conjugaison se reduisent a une droite horizontale. La prise en consideration des triangles de conjugaison en fonction de la temperature permet de prevoir la forme de la surface du plancher de la zone de demixtion, c’est-a-dire la forme de la surface separant les Cquilibres liquide-solide vers le bas des iquilibres liquide-liquide du domaine de non miscibilite vers le haut.

6. Conclusion

Dans le triangle Ag2Te-Te-Ga2Te3, les vallees eutectiques et peritectiques s’y repartissent a peu prb uniformement. Dans le quadrilatere Ag-Ag,Te-Ga2Te,- Ga, elles s’iloignent du cbte Ga-GaTe en direction des trois autres, delimitant ainsi un grand domaine de cristallisation pour GaTe. Nous avons montre qu’il n’y avait aucune connection entre la demixtion binaire Ag-Ag,Te et la d&n&ion ternaire, ce qui permet le passage de la vallie eutectique, issue de e,, et se dirigeant vers E,.

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391

Fig. 12. Photo de la demixtion a deux liquides appartenant au ternaire Ag-Ga-Te: l’echantillon. Grossissement 125 X 63 = 787,5.

On notera l’etroit domaine de cristallisation de la phase C ainsi que tion peritectique de type binaire. L’ensemble du diagramme montre congruence de Ag,GaTe, et de AgGaTe,. On notera egalement dew solutions solides ternaires. Aucune zone formatrice de verre I en evidence dans les conditions oti nous avons opere.

: microstructure de

: sa decomposi- parfaitement la la presence de n’a pu etre mise

RCfitrences

1

2

3 4 5 6 7 8 9

10

11 12

13 14

H. Hahn, G. Frank, W. Klingler, A. D. Meyer et A. D. Stager, Z. Anorg. Chem., 27Z (1953) 153-170. V. Glazov, M. S. Mirgalovskaya et L. A. Petrakova, Izv. Akud. Nuuk SSSR, Tekhn., IO (1957) 68-70. V. P. Zhuze, V. M. Sergeeva et E. L. Shtrum, Sov. Phys. Tech. Phys., 3 ( 1958) 1925- 1938. L. I. Berger et A. E. Balanevskaya, Zzv. Akad. NaukSSSR, Neorg. Mater., 2 (1966) 1514-1515. L. S. Palatnik et E. K. Belova, Izv. Akad. NuukSSSR, Neotg. Mater., 2(1966) 1025-1030. L. S. Palatnik et E. K. Belova, Izv. Akad. Nuuk SSSR, Neorg. Mater., 3 (1967) 967-973. L. S. Palatnik et E. K. Belova, Izv. Akad. Nauk SSSR, Neorg. Marer., 3 (1967) 2194-2202. K. J. Range, G. Engert et A. Weiss, Z. Nuturforsch., 24B (1969) 1061-1062. G. Kanellis, C. Kambas et J. Spyridelis, Muter. Rex Bull., ll(l976) 429-436. P. Kistaiah, Y. C. Venudhar, K. Sathyanarayana Murthy, L. Yyengar et K. W. Krishna Rao, J. Appl. Crysfallogr., I4(1981)281-284. V. Kramer, H. Hirth, W. Hofherr et H. P. Trah, Thermochim. AC&, 112 (1987) 89-94. M. Guittard, J. Rivet, A. Mazurier, S. Jaulmes, P. H. Fourcroy et A. Chilouet, Mater. Res. Bull., 23 (1988) 217-225. M. Hansen, Constitution of Binary Alloys, McGraw-Hill, New York, 1958, pp. 55-57. F. Alapini, J. Flahaut, M. Guittard, S. Jaulmes et M. Julien-Pouzol, J. Solid Stare Chem., 28 (1979) 309-319.

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