Équilibre de phases dans les systèmes Bi-In-Se, Sb-In-Se et Pb-In-Se : Polymorphisme de In₂Se₃ : Caractéristiques physiques des matériaux

Abstract

Ce travail consiste à la recherche des solutions solides à base des composés Bi₂Se₃, Sb₂Se₃ et PbSe en substituant les cations par l’indium. A ce propos les équilibres de phases dans les systèmes In₂Se₃ – Bi₂Se₃, In₂Se₃ – Sb₂Se₃ et In₂Se – PbSe ont été étudiés. Le système In₂Se₃ – Bi₂Se₃ est quasi binaire, il présente un domaine de solution solide autour de Bi₂Se₃ allant jusqu’à 46% moles de In₂Se₃. Le composé In₂Se₃ paraît stabilisé dans la forme β à la température ambiante, de structure apparenté de la tétradymite. Dans le système In₂Se₃ – Sb₂Se₃, les domaines de solution solide sont moins importants, le composé In₂Se₃ paraît stabilisé à la température ambiante en deux formes apparentées de la tétradymite, β et β’, et dont les domaines varient en fonction de la composition en Sb. L’étude des propriétés physiques d’un monocristal de la forme β a été effectuée. Dans le système In₂Se₃ – PbSe, les domaines de solution solide autour des composés dont pratiquement inexistant à la température ambiante, par contre ce système se caractérise par l’existence d’un domaine de solution solide très important autour de la composition PbIn₂Se₄ et deux phases intermédiaires nouvelles Pb₂In₆Se₁₁ et Pb₃In₁₄Se₂₄. La résolution de la structure d’un monocristal de la solution solide (PbIn₂Se₄) a été effectuée dans le groupe d’espace Pbam. Elle se caractérise par un enchaînement de tétraèdres d’atomes de sélénium, d’octaèdres d’atomes d’indium et de bipyramides bicapés autour des atomes de plomb. Pour certains sites nous avons noté une substitution partielle entre le plomb et l’indium. L’étude du polymorphisme du composé In₂Se₃ indépendamment de tout dopage et les résultats obtenus avec le plomb, l’antimoine et le bismuth révèlent l’existence des phases In₂Se₃(H), In₂Se₃(R) et In₂Se₃β et In₂Se₃γ dont les domaines de stabilité dépendent des conditions expérimentales.