四成分系 Cu-Fe-Sn-S 시스템의 相關係에 대한 합성실험에서 두 개의 固溶體 타입의 合成相(Fe, Cu, Sn)1+xS와 Cu2-yFe1+ySnS4가 발견되었으며 이들은 成分四面體 내에서 CuS-FeS-SnS로 표시될 수 있는 reference面의 주위에서 안정한 것으로 밝혀졌다. 煎者는 섬아연석 結晶構造를 갖고 있는 단순황화물 고용체로서 온도함수인 금속과 유황의 비율(9.7-1.0/1.0)에 따라 광범위한 화학적 안정영역을 차지하고 있다. 또산 섬아연석 超格子중에 하나인 테트라헤드라이트 結晶構造를 갖고 있는 후자는 Cu2FeSnS4-FeS conode를 따라 렌즈型의 안정범위를 갖으나 subsolidus 범위(350˚C까지) 내에서 相轉移 현상이 없고 835-862˚C에서 不調和熔融을 한다. 위 두 개의 고용체는 온도변화에 따라 相互溶解度 그리고 관련된 각각의 합성상이 화학조성이 변화하는 소위 Incorporation-type Solid Solution이다. 특히 後者의 경우 섬아연석 subcell을 기본골격으로 하는 超格子의 특징적인 양상을 X-ray 연구에서 찾을 수 있으며 이 패턴을 초격자의 안전성이 높다는 것을 암시해 주고 물리, 화학적 특성이 stoichiometric phase Cu2FeSnS4와 相異하다.

Two solid solution-type phases has been experimentally found in the quaternary system Cu-Fe-Sn-S:(Fe, Cu, Sn)1+x and Cu2-xFe(1+xSnS4. These solid solutions are stable around the CuS-FeS-SnS referecne plane in the composition tetrahedron. One is the sphalerite-type monosulfide solid solution which has a extensive stability range with varying degrees of sulfur/metal ratio 9.7-1.0/1.0. The other is tetrahedrite-type phase Cu2-y)Fe1+ySnS4(ymax=0.4) which is stable along the Cu2FeSnS4-FeS tie line, but shows no phase transformation in the subsolidus range and decomposes incongruently at the range of 835-862˚C, depending on the compositional variation. Particularly, the latter phase shows the characteristic superstructure reflections, indicating that it is a derivative of sphalerite structure. The stability field of these two sphalerite-type phases are defined on the basis of diffraction pattern and optical homogeneity of the synthetic materials at the temperature range of 700-400˚C.

• Young-Nam Jang
• Guenter Moh