Кристаллическая структура, динамика решетки и особенности фазовых переходов в суперионных проводниках халькогенидов меди и серебра

• Автор: Асылгужина, Гульфия Назыргалеевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ГЛАВА I. ОБЪЕКТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

1.1. Объекты экспериментальных исследований

1.2. Методика приготовления и аттестации образцов

1.3. Методы рентгеноструктурного анализа и нейтронной дифракции

1.4. Методика и техника проведения эксперимента по неупругому

рассеянию нейтронов

1.5. Метод ЕХАББ

1.6. Методы электрофизических исследований

1.7. Дифференциальная сканирующая калориметрия

ГЛАВА II. ИССЛЕДОВАНИЕ БИНАРНЫХ СУПЕРИОННЫХ

ПРОВОДНИКОВ Сщ-йХ (Х=8е, Те)
2.1. Кристаллическая структура, электрофизические свойства
соединений Си2.8Х (Х=8е, Те)
2.2. Исследование фазового перехода на монокристалле Си^Бе
2.3. Изучение кристаллической структуры суперионной и
несуперионной фазы селенидов меди Сщ^е и Си^Бе
2.4. Исследование особенностей фазовых переходов, структуры,
электрофизических свойств Сиг-гТе (0<5<0,08)
Выводы II главы
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ
СЕЛЕНИДА МЕДИ
3.1. Обзор литературных данных по кристаллической структуре,
электрофизическим свойствам твердых растворов на основе халькогенидов меди
3.2. Исследование кристаллической структуры твердого раствора
А§0,25Ои](758е

3.3. Экспериментальные результаты по исследованию структурных особенностей твердого раствора AgCuSe
3.4. Кристаллическая структура и характер фазовых переходов ЬІо,25СиіД58е
Выводы III главы
ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ СУПЕРИОННЫХ ПРОВОДНИКОВ
МЕТОДОМ НЕУПРУГОГО РАССЕЯНИЯ НЕЙТРОНОВ И ЕХАЕБ
4.1. Обзор литературных данных по неупругому рассеянию нейтронов суперионных проводников
4.2. Результаты исследования динамики решетки твердых растворов ІЛо,25Си]>758е И А§о,25Си|і758е методом неупругого рассеяния нейтронов
4.3. Исследование параметров ближнего порядка твердых растворов методом ЕХАЕБ
Выводы IV главы
Основные результаты работы и выводы
Список используемой литературы

Суперионные проводники - это класс материалов, обладающий рядом уникальных свойств, главное из которых - высокая ионная проводимость. По существу это необычное состояние вещества, в котором некоторые атомы имеют подвижность почти такую же, как и в жидкости, в то время как другие сохраняют свое регулярное положение в кристалле. Эта двойственность «жидкость — твердое тело», весьма привлекательна для физиков — специалистов по конденсированным средам. Возрождение интереса к физическим и физико-химическим свойствам суперионных проводников связано с развитием новых мощных методов исследования разупорядоченных твердых тел и стимулируется большим разнообразием их использования в различных областях электронной техники.
К суперионным проводникам относятся халькогениды меди и серебра и их твердые растворы, в которых высокая ионная проводимость наблюдается на фоне преобладающей электронной проводимости. В технологическом плане халькогениды меди и серебра широко используются в качестве рабочих элементов различных источников тока, конденсаторов с большой удельной емкостью, в разнообразных преобразователях информации, в различных гетеропереходах, быстродействующих переключателях, датчиках излучения и термодатчиках, пленочных элементах в оптоэлектронике [1], причем область их применения постепенно расширяется.
Следует отметить, что высокая ионная проводимость наблюдается в широком классе соединений. Явление суперионной проводимости носит сложный характер и на сегодняшний день не существует единого подхода к объяснению причин и теоретического обоснования механизма этого явления. Переход в суперионное состояние, как правило, сопровождается разупорядочением катионной подрешетки. Однако достоверные данные о самом процессе фазового перехода и его параметрах практически отсутствуют. Между тем, совокупность таких данных может выявить пути к

Соединение Сщ^е при 300 К кристаллизуется в кубической ГЦК решетке с параметром а=5,763(5)Л (табл. 2) и при 180 К переходит в моноклинную с параметрами а=7,091(1)А, в-12,352(4)А , с=7,129(3)А и /3=107,54(0)° (табл. 1).
Таблица 2. Результаты индицирования нейтронограммы соединения
Сщ^е при 300 К.
Параметры решетки а, а° Интен- сивность 0° эксп. 0° вычисл. Раз- ность Ьк1 е%
3.3295 70 26.77 26.78 -.01 1 1 1
а = 2.8850 10 31.00 31.01 -.01 2 0 0
5.763(5)А 2.0375 100 44.46 44.48 -.01 2 2 0 0
У=191.45 1.7377 20 52.67 52.69 -.02 3 1 1
А3 1.4406 10 64.70 64.72 -.02 4 0 0
1.3217 10 71.36 71.36 .00 3 3 1
1.1759 40 81.93 81.92 .01 4 2 2
1.1086 10 88.11 88.10 .01 5 1 1
Таким образом, фазовый переход из суперионного в несуперионное состояние представляет собой размытый фазовый переход I рода, происходящий в интервале температур 250-180 К. В суперионной фазе обнаружено диффузное гало, связанное с разупорядочением катионной подсистемы.
2.3. Изучение кристаллической структуры суперионной и несуперионной фазы селенидов меди Си]>758е и Сигве
С целью уточнения кристаллической структуры несуперионной фазы селенидов меди исследования проводились на нейтронном дифрактометре ДН-2 (Дубна) методом упругого рассеяния нейтронов при 10 К, температуре ниже области смеси фаз. Для структурных исследований суперионной и несуперионной фазы были выбраны составы Си^Бе и СщдеБе, находящиеся на границе области гомогенности. Во время эксперимента во избежание