การศึกษาเฟสของโลหะผสม Pb1-x-ySnxGeyTe ด้วยวิธีการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ์

Abstract

โลหะสี่องค์ผสม Pb [subscript 1-x-y] Sn [subscript X] Ge[subscript y]Te ซึ่งมีอัตราส่วน 1-x- y : x = 3 : 1, 1 : 1, 1: 3 และ 1 – x – y = 0 ได้มาจากการเตรียมโดยหลอมที่ 1200 º C และแอนนิลที่อุณหภูมิ 480 ถึง 500 º C จากการศึกษาผลึกด้วยวิธีการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ์โดยผลึกผงที่อุณหภูมิห้องพบว่าโลหะผสมนี้จะสมดุล และมีเฟสเดียวได้ทุกส่วนผสมโดยจะเป็นเฟส คิวบิค หรือรอมโบฮิดรัล การศึกษาเฟสของโลหะ สามองค์ผสม ที่ส่วนผสม X = O ( Pb[subscript 1-y] Ge[subscript y] Te ) เตรียมโดยการหลอมที่อุณหภูมิ 1200 º C และแอนนีลที่อุณหภูมิ 580 º C เป็นเวลา 2 สัปดาห์ แล้วให้เย็นลงภายในเตาพบว่าโลหะผสมซึ่งมีส่วนผสมของ Ge Te 0% โมล ( PbTe ) จะเป็นเฟสคิวบิคเพียงเฟสเดียว และในกรณีของส่วนผสมซึ่งปริมาณ Ge Te 20 และ 30% โมล ซึ่งเป็นบริเวณที่เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสมีแนวโน้มว่าจะเป็นเฟสคิวบิคและรอมโบฮีดรัล ตามลำดับ สำหรับส่วนผสมซึ่งมีปริมาณ Ge Te 40 60 และ 80% โมล พบว่ามี 2 เฟสร่วมกัน คือเฟสคิวบิคและเฟสรอมโบฮีดรัล ผลจากการคำนวณแลททิสพารามิเตอร์ที่อุณหภูมิห้อง ( 28 º C ) ของโลหะสี่องค์ผสม Pb[subscript 1-x-y] Sn[subscript X] Ge[subscript y]Te ซึ่งสมดุล และมีเฟสเดียวด้วยวิธีการใช้ซิลิคอน ( a = 5,43088 Å ) เป็นสารมาตรฐาน จากฟิล์มภาพถ่ายการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ์ Cukα[subscript 1] ( 𝜆 =1.5406 Å ) ด้วยกล้องกิเนียร์เฮกแบบ XDC 700 พบว่า แลททิสพารามิเตอร์ด้าน a จะแปรผันตรงกับ x และ y สามารถอธิบายได้โดยสมการ a = A[subscript 1] + B[subscript 1] + C[subscript 1] y และแลททิสพารามิเตอร์ มุม α สามารถอธิบายได้ด้วยสมการ α = A[subscript 2] + B[subscript 2] y + C[subscript 2] y[superscript 2] จากความสัมพันธ์ของแลททิสพารามิเตอร์ a และ α ข้างต้นถ้าให้ y[subscript t] คือปริมาณเศษส่วนของ Ge Te ในโลหะสี่องค์ผสม Pb[subscript 1-x-y[subscript Sn[subscript X[subscript Ge[subscript y]Te ที่เกิดการเปลี่ยนเฟส สำหรับโลหะผสมซึ่งมีส่วนผสม 1 – x –y = 3 : 1, 1:1, 1:3 และ 1 – x –y = 0 มีค่าเป็น 0.216 0.255 0.275 และ 0.276 ตามลำดับ จากนี้ได้ว่า ปริมาณเศษส่วน GeTe มีค่าน้อยกว่า y[subscript t] โลหะผสมจะเป็นเฟสคิวบิค และถ้ามากกว่าหรือเท่ากับ y[subscript t] จะเป็นเฟสรอมโบฮีดรัล การศึกษาการเปลี่ยนเฟสของโลหะสี่องค์ผสม ซึ่งมีส่วนผสมของ 1 – x –y = 3 : 1 จากการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ์ที่อุณหภูมิสูงในช่วง 28 - 515 º C ด้วยกล้องถ่ายภาพการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ์ที่อุณหภูมิสูง เดอบายเชอเรอร์ UNICAM S.70 ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 19 เซนติเมตร โดยใช้รังสี CuKα[subscript 1] จากแบบของภาพถ่ายการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ์ แสดงให้เห็นว่า โลหะผสมซึ่งเป็นเฟสรวมโบฮีดรัลที่อุณหภูมิห้องจะเปลี่ยนเฟสไปเป็นระบบคิวบิค เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โดยอุณหภูมิในการเปลี่ยนเฟสจะแปรผันตรงกับปริมาณเศษส่วนของ GeTe ในโลหะผสม ตามความสัมพันธ์ T[subscript t] = 150 + 580[subscript y] K ซึ่งได้จากผลของข้อมูลโดยการทำมัลติเปิลลิเนียร์รีเกรสชั่น อุณหภูมิในการเปลี่ยนเฟสจากการแปรผันนี้สันนิษฐานว่า โลหะผสมซึ่งเป็นเฟสคิวบิคที่อุณหภูมิห้องจะเกิดการเปลี่ยนเฟสไปเป็นระบบรอมโบฮีดรัลที่อุณหภูมิต่ำ อุณหภูมิในการเปลี่ยนเฟสสำหรับ Pb[subscript 0.25] sn[subscript 0.75] Te และ Pb[subscript 0.2] sn[subscript 0 6] Ge[subscript 0.2] Te คาดว่าจะมีการเปลี่ยนเฟสที่อุณหภูมิ 150 k และ 266 k ตามลำดับ แลททิสพารามิเตอร์ของโลหะสี่องค์ผสม Pb[subscript 1-x-y] Sn[subscript X] Ge[subscript y] Te ที่อุณหภูมิสูงคำนวณจากการใช้ซิลิคอนเป็นสารมาตรฐาน โดยที่แลททิสพารามิเตอร์ ของซิลิคอนที่ใช้เป็นมาตรฐานในช่วงอุณหภูมิระหว่าง 28 ถึง 620 º C ได้จากการอภิกัลป์เส้นโค้งด้วยเนลสัน –ไรเลย์ หรือเทเลอร์ – ซินแคลร์ฟังก์ชัน ( Nelson – Riley or Taylor – Sinclair function ) ½ (cos[superscript 2] θ/sin θ + cos[superscript 2] θ/θ) โดยโลหะสี่องค์ผสมชนิดนี้ซึ่งเป็นเฟสคิวบิคที่อุณหภูมิห้องจะขยายตัวอย่างสม่ำเสมอ ส่วนที่เป็นเฟสรอมโบฮีดรัลจะหยุดการขยายตัวเมื่ออุณหภูมิเข้าใกล้อุณหภูมิในการเปลี่ยนเฟส