Особенности кристаллической структуры и фазовые превращения в дихалькогенидах титана, интеркалированных атомами 3d-металлов

• Автор: Селезнёва, Надежда Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 187 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ЕЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1Л. Кристаллическая структура и основные свойства диселенидов и

дителлуридов титана и интеркалатных материалов на их основе

1Л Л. Кристаллическая структура дихалькогенидов переходных

металлов

1Л.2. Особенности кристаллической структуры соединений ТіБ2, ТіБе2 и

ТіТе2

1Л.З. Фазовые диаграммы систем Ті-Бе и Ті-Те

1Л.4. Физические свойства соединений ТіБе2 и ТіТе2
1 Л.5. Кристаллическая структура и свойства интеркалированных
соединений на основе дихалькогенидов титана
1.2. Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.1. Синтез и режимы термообработки
2.2. Аттестация фазового состава и кристаллической структуры
2.3. Методики измерения электрических, тепловых и магнитных
свойств
ГЛАВА 3. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ СИСТЕМ МХШ2 (М- ЗЛ МЕТАЛЛ, X-Бе, Те)
3.1. Структурные изменения в системе СіуТіБе2] вызванные
интеркалацией хрома
3.2. Влияние условий термообработки на фазовый состав, структуру и свойства соединений системы СіуТіБеї
3.3. Кристаллическая структура и электросопротивление интеркалированных соединений СгхТіТе2
3.4. Влияние условий термообработки на кристаллическую структуру и фазовый состав соединений системы РеДГіБег
3.5. Кристаллическая структура и фазовый состав соединений системы

ГехТ18е2 в -зависимости от режима охлаждения
3.6. Нейтронографические исследования соединения Ге0.5Т18е2
3.7. Интеркалированные соединения на основе дителлурида титана МДТГе2: концентрационные области существования и физические свойства
3.8. Интеркалированные соединения на основе диселенида титана МхТ18е2: влияние сорта и концентрации внедренных атомов на кристаллографические характеристики соединений
3.9. Границы интеркалации соединений МхТХ2 (М- V. Сг, Мп, Ре, Со,
ГГцХ-Б, Бе, Те)
Заключение по главе
ГЛАВА 4. СТРУКТУРНЫЕ ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В МХШ2
(М-3<7-МЕТАЛЛ, X- Бе, Те)
4.1. Дифракционные исследования решёточных искажений в Т18е2 в области перехода в состояние с волной зарядовой плотности
4.2. Структурный фазовый переход типа порядок - беспорядок в системе интеркалированных атомов N1 в соединении №о.5Т18е2
4.3. Теплоёмкость, коэффициент теплового расширения и электросопротивление в области структурного фазового перехода соединения Сг0.25Т1Те2
4.4. Структурные изменения в Т18е2, вызванные интеркалацией хрома
4.5. Нейтронографические исследования и аномалии физических свойств в области структурного фазового перехода в соединении
Мпо.ззТ18е2
Заключение по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение
Дихалькогениды переходных металлов ТХ2 относятся к слоистым системам, состоящим из трехслойных блоков Х-Т-Х, где А'-халькоген (Б, Бе, Те), Г-переходный металл, принадлежащий к группам 1У6 (Тц Ъс, Ш), VЪ (V, N6, Та) или VIЬ (Сг, Мо, ¥) [1]. Главной особенностью кристаллического строения этих соединений является слабая связь между блоками (сэндвичами), которая обеспечивается силами Ван-дер-Ваальса (ВдВ), при наличии сильных ионно-ковалентных связей внутри блока. Такая структура делает соединения ТХ2 удобными модельными объектами для изучения физики и химии квазидвумерных систем. Эти соединения отличаются структурным многообразием, наличием политипов и образованием сверхструктур [2, 3]. В некоторых соединениях типа ТХ2 при изменении температуры наблюдаются переходы с изменением типа проводимости, а также переходы в состояния с соразмерной или несоразмерной волной зарядовой плотности (ВЗП) [4-8].
Интеркалация различных атомов, молекул или структурных фрагментов в пространство между слабосвязанными X- Т—Х блоками дает возможность существенно изменять структурные и электронные характеристики соединений и получать материалы с новыми физическими свойствами. Интеркалации атомов переходных металлов, обладающих незаполненной 3 с? электронной оболочкой, приводит к изменению магнитного состояния соединений. В нестехиометрических соединениях МхТХ2 (М-3-металл) при увеличении концентрации интеркалированных атомов может наблюдаться переход от паулевского парамагнетизма, характерного для исходных соединений ТХ2, к состоянию типа спинового или кластерного стекла, а при больших концентрациях (х > 0.25) к ферромагнитному или антиферромагнитному упорядочению [9, 10].
В течение почти четырех десятилетий большой интерес привлекают фазовые переходы в состояние с ВЗП, которые обнаружены при изменении температуры в целом ряде соединений ТХ2. Такие переходы сопровождаются

возрастании содержания хрома. Для состава Сг05ТіТе2 по данным нейтронографического эксперимента установлено, что магнитная ячейка совпадает с кристаллохимической. Волновой вектор магнитной структуры к = {ООО), но фактор сходимости ~ 20%. Учитывая довольно высокое содержание хрома в этом образце, предполагалось, что малость магнитных рефлексов связана с частично разупорядоченным характером распределения атомов хрома. В работе сделано предположение, что магнитное состояние Сго5ТіТе2 ниже температуры Ткрт = 78 К может представлять собой совокупность магнитоупорядоченных областей и областей, находящихся в состоянии спинового стекла. Принципиальная возможность сосуществования таких состояний показана в работе [55]. Вероятно, что при составе х = 0.33 формируется такое же смешанное состояние, но с меньшей долей магнитоупорядоченной фазы.
Системы Мп - ТіА'2 (.X- ве, Те)
В работах [49, 56, 57] представлены параметры решётки а и с соединений системы МпЛТі8е2. В отличие от других 3 (/-металлов, интеркалация дихалькогенидов переходных металлов марганцем приводит к расширению кристаллической решетки, как в базисной плоскости аЪ, так и в перпендикулярном направлении с. Концентрационных фазовых переходов до х = 0.50 не выявлено: структура всех изученных составов изоструктурна матрице Ті8е2. По данным работы [57] в диапазоне концентраций 0 <х < 0.5 наблюдалось спинстекольное состояние системы. Зависимость температуры перехода от концентрации атомов марганца в системе представлена на рис. 1.20.
Рис. 1.20. Т-х магнитная фазовая диаграмма для соединений Мп/ВБег, данные работы [57].
0 0 1 О і 0 3
х (то!)