Гептасульфид гексаиндия

Гептасульфид гексаиндия (In₆S₇) — бинарное неорганическое соединение индия и серы. В литературе встречается под общим названием «сернистый индий», объединяющим несколько фаз системы In–S; применительно именно к фазе In₆S₇ это название используется реже. Вещество синтетическое: в природе не обнаружено.

Кристаллическая структура In₆S₇

Соединение образует кристаллы моноклинной сингонии (пространственная группа P 2₁/m). Параметры элементарной ячейки: a = 0,9090 нм, b = 0,3887 нм, c = 1,7705 нм, β = 108,2°; Z = 2. Кристаллы тёмно-серого цвета.

В двойной системе In–S известны несколько стабильных фаз: InS (орторомбическая), In₆S₇ (моноклинная) и In₂S₃ (три полиморфные модификации). In₆S₇ — промежуточная фаза, занимающая по соотношению In:S положение между InS и In₂S₃.

Физические и термические свойства

In₆S₇ существует как метастабильная фаза в системе In–S. При нагреве до 780 °C происходит перитектическое разложение: соединение распадается с выделением металлического индия и серы. Устойчивой жидкой фазы In₆S₇ не образует, поэтому классических точек плавления и кипения у него нет. Кристаллы не гигроскопичны и не образуют кристаллогидраты.

Полупроводниковые свойства

In₆S₇ — полупроводник n-типа с узкой запрещённой зоной. По расчётам методом DFT (функционал GGA, метод FLAPW) ширина запрещённой зоны составляет около 0,7 эВ, что соответствует ближнему инфракрасному диапазону. Характер проводимости — косвенная щель. Нанопроволоки In₆S₇, выращенные методом химического транспорта паров, демонстрируют вырожденную n-тип проводимость: уровень Ферми лежит выше минимума зоны проводимости. Причина вырождения — вакансии серы и другие точечные дефекты структуры.

Полупроводниковые свойства принципиально отличают In₆S₇ от металлических проводников: материал не применяется в качестве электропроводника или компонента металлических сплавов.

Химические свойства

Кристаллы химически малоактивны при обычных условиях. Взаимодействуют с минеральными кислотами (с выделением сероводорода) и щелочами; к воде, нейтральным органическим растворителям и большинству неорганических солей инертны.

Получение In₆S₇

В природе соединение не обнаружено — синтезируется исключительно искусственным путём. Основной лабораторный метод — прямое сплавление стехиометрических количеств металлического индия и серы в инертной атмосфере при температуре 800–900 °C. Для получения монокристаллов In₆S₇ применяют метод химического транспорта паров (CVT) при ~750 °C (длительный отжиг порядка 240 ч обеспечивает крупные кристаллы). При температурах ниже ~780 °C в продуктах реакции присутствуют более простые сульфиды (InS или In₂S₃), а не целевая фаза In₆S₇.

Применение гептасульфида гексаиндия

Промышленного применения в значимых объёмах соединение не имеет. Интерес к In₆S₇ носит преимущественно исследовательский характер и сосредоточен в области тонкоплёночной фотовольтаики. Узкая запрещённая зона (~0,7 эВ) делает его кандидатом на роль низкозонного поглощающего слоя в гетероструктурных солнечных элементах на основе системы In–S: In₆S₇ рассматривается как нижний (длинноволновый) абсорбер в паре с широкозонной фазой In₂S₃, которая выступает оконным слоем. На уровне промышленного производства эта технология остаётся в стадии лабораторных исследований.

В малых количествах In₆S₇ поставляется как реагент для научных лабораторий — для синтеза, кристаллографических исследований и отработки технологий осаждения тонких плёнок.

Форма поставки

Гептасульфид гексаиндия поставляется в виде кристаллического порошка или кусковых кристаллов в герметичной упаковке. Количество, степень чистоты и условия поставки согласовываются индивидуально. Запросы принимаются по e-mail.

Смежные соединения системы In–S представлены на страницах Индия сульфид (индий сернистый) и Сульфид дииндия In₂S.