P-T-X phase diagram for Ti−S from (60÷75) atomic % sulfur

Summary

We have studied the Ti−S phase diagram in order to determine the phase relations involving TiS₂, to facilitate the growth of stoichiometric crystals of this compound. We have taken P-T-X data up to 10 atm of sulfur pressure or 900°C in the composition range (60÷75) at. % sulfur. From these data and information from DTA, X-ray diffraction and visual observation, we have determined the range of composition and equilibrium vapor pressures for Ti_1+x S₂ and Ti_1+x S₃. TiS₃ undergoes peritectic decomposition at, 632 °C and at a pressure of 8.95 atm sulfur. Our data indicate the existence of stoichiometric TiS₂ at the same temperature and pressure. Comparisons with other studies of the Ti−S phase diagram indicate important differences. The P-T-X data were used in chemical vapor transport to prepare near stoichiometric TiS₂ single crystals.

Riassunto

Si sono studiati i diagrammi di fase Ti−S in modo da determinare le relazioni di fase relativi al TiS₂ per facilitare la crescita di cristalli stechiometrici di questo composto. Si sono presi, i dati P-T-X fino a 10 atm di pressione di zolfo a 900 °C nell’intervallo di composizione (60÷75)% di zolfo atomico. Da questi dati e da informazioni da DTA, dalla diffrazione a raggi X e da osservazioni visive, si è determinato l’intervallo di composizione e le pressioni di vapore di equilibrio per Ti_1+x S₂ e Ti_1+x S₃. TiS₃ subisce una decomposizione perittetica a 632°C e ad una pressione di 8.95 atm di zolfo. I nostri dati indicano l’esistenza di un TiS₂ stechiometrico a quella stessa temperatura e pressione. Il confronto con altri studi dei diagrammi di fase del sistema Ti−S indica differenze importanti. I dati P-T-X sono stati usati nel trasporto chimico in fase vapore per preparare cristalli singoli di TiS₂ quasi stechiometrici.

Резюме

Мы исследуем Ti−S фазовую диаграмму, для того чтобы определить фазовые соотношения, включающие TiS₂ для облегчения выращивания стехиометрических кристаллов этого состава. Мы получили P-T-X данные вплоть до 10 атм давления серы или 900°C в овласти состава (60÷75) атомных процентов серы. Из полученных данных и информации из DTA, рентгеновской дифракции и визуальных наблюдений, мы определяем область состава и равновесные давления паров для Ti_1+x S₂ и Ti_1+x S₃. TiS₃ претерпевает распад при 632°C и давлении серы 8.95 атм. Наши данные указывают на существование стехиометрического TiS₂ при тех же значениях температуры и давления. Сравнение с другими исследованиями Ti−S фазовой диаграммы указывает на существенные различия. Данные P-T-X используются для приготовления почти стехиометрических монокристаллов TiS₂.