Популярное

Мифы о звукоизоляции



Как построить дом из пеноблоков



Как построить лестницы на садовом участке



Подбираем краску для ремонта



Каркасные дома из дерева


Главная » Формирование структуры аморфных

1 2

При трансляции элементарной ячейки в направлении, совпадающем с ее пространственной диагональю (рис. 6), появляется другой тип связи между октаэдрами: октаэдры атомов Y2 и Y1 связаны ребром О1 - О2. Расстояние Y2 - Y1 равно 0.356 нм.

И наконец, при трансляции элементарной ячейки в направлениях осей х и у расстояние Y1-Y1 составляет 0.3807 нм.

Таким образом, в гексагональной фазе оксида иттрия ближайшее окружение Y-Y разбивается на 3 сферы радиусами 0.356, 0.3807 и 0.395 нм. Координационные числа 3, 6 и 3 соответственно. В аморфной фазе последние две сферы разделить сложно, поэтому для сравнения с экспериментом две последние сферы при расчете данных для кристаллической фазы объединялись.

В кристаллических модификациях один и тот же радиус имеют сферы разного типа, например, Y-Y, Y-O, O-O (табл. 2,3). При нахождении радиусов координационных сфер и координационных чисел для аморфных материалов можно задать только один тип сферы данного радиуса. Поэтому для сравнения расчетов, проводимых для кристаллических модификаций, с экспериментальными данными для аморфных материалов, вклад сфер другого сорта в суммарное координационное число учитывался путем пересчета, методика которого изложена в [12]. Суммарные координационные числа (NCij) приведены в табл. 2, 3.

Кратчайшие расстояния между атомами иттрия (Y-Y1~0.355 нм) в аморфных пленках соответствуют таковым для обеих кристаллических фаз. Координационное число, рассчитанное в эксперименте для аморфного оксида, полученного без наложения магнитного поля, равно 7.15, что выше значений, рассчитанных для кубической (6.25) и гексагональной (3.20) фаз (табл. 2, 3). В оксиде, полученном с наложением магнитного поля, координационное число 5.7, но оно все же остается выше значения, характерного для гексагональной фазы. Следовательно, в обоих оксидах есть связанные ребрами координационные многогранники, но их число в оксиде, полученном без наложения магнитного поля больше, чем в обеих рассмотренных фазах. В оксиде, полученном в присутствии магнитного поля, число связанных ребрами координационных многогранников уменьшается и становится меньше, чем в кубической фазе

Расстояние между атомами иттрия Y-Y2 составляет в аморфных оксидах 0.39 нм, что ближе к данным для гексагональной фазы. Следовательно, число связанных углами кислородных многогранников в оксиде, полученном без наложения магнитного поля, меньше, чем в кубической и гексагональной фазах: координационное число, рассчитанное в эксперименте равно 5.2, в кубической фазе оно 7.48, в гексагональной - 9.34 (табл. 2, 3). В оксиде, полученном с наложением магнитного поля, число связанных углами координационных многогранников близко, к их числу в кубической фазе: координационное число в аморфном оксиде равно 7.0.



Таким образом, при наложении магнитного поля в оксиде формируется структура, в которой преобладают связанные углами кислородные координационные многогранники.

Значение радиуса Y-Y3 сферы значительно ниже для оксида иттрия, полученного с наложением магнитного поля (0.520 нм). Значения координационных чисел для этой сферы в пределах погрешности эксперимента для обоих оксидов равны и практически совпадают с данными, рассчитанными для обеих кристаллических фаз. Из анализа табл. 2, 3 видно, что в область данного максимума кривой D(r) в кубической фазе, наряду с парами Y-Y вносят вклад и пары атомов Y-0. Рассмотрим пары Y-0.

Значения радиусов второй координационной сферы Y-02 в исследуемых оксидах различны и ниже соответствующих данных для обеих кристаллических фаз (табл. 2). Координационное число для сферы Y-02 в оксиде иттрия, полученном в пентаборате аммония с наложением магнитного поля, практически совпадает с таковым для кубической фазы и значительно ниже соответствующих данных для оксида, полученного без магнитного поля. Во втором случае оно ближе к данным для гексагональной фазы.

Координационное число Y-03 сферы для оксида, полученного формовкой без магнитного поля, выше данных для кристаллических модификаций и для оксида, полученного с наложением магнитного поля. Радиус этой сферы ближе согласуется с данными для кубической фазы: в гексагональной данная сфера разбивается на две.

Для последней рассматриваемой Y-04 сферы значение радиуса для оксида иттрия, полученного без магнитного поля, совпадает с таковым для гексагональной фазы. Для оксида, полученного с наложением магнитного поля, радиус данной сферы мал даже по сравнению с его значением для кубической фазы. Координационные числа для обоих оксидов совпадают между собой и с координационным числом для кубической фазы. Для оксида, полученного с наложением магнитного поля, оно совпадает с распределением атомов иттрия в кубической фазе.

Проведенный выше анализ показывает, что по результатам анализа кривых распределения парных функций D(r) методом Финбака невозможно однозначно ответить на вопрос о соответствии (или несоответствии) ближнего порядка в аморфных пленках какой-либо кристаллической фазе иттрия. Такая картина характерна для модели неупорядоченной сетки из координационных многогранников, поэтому на следующем этапе атомные модели аморфных оксидов были построены кластеры из 100 и 400 атомов. Входными данными служили значения радиусов и размытий координационных сфер, рассчитанные из экспериментальных кривых D(r) Финба-ка-Уоррена (табл. 2, 3).

На рис. 8 приведены характерные области атомного расположения.




Рис. 8. Координационные многогранники, образующие центральную часть кластеров из 100 атомов, построенных методом неупорядоченной сетки на основе данных для аморфных окислов: а - полученных без магнитного поля, б - полученных с наложением магнитного поля.

В структуре оксида, полученного при наложении магнитного поля, (рис. 8 б) недостроенных октаэдров не наблюдается, а появляются октаэдры с одним дополнительным (седьмым) атомом кислорода. Координационные многогранники связаны между собой вершинами, ребрами и гранями.

Таким образом, при формовке оксида иттрия с наложением магнитного поля в структуре отсутствуют недостроенные октаэдры, и появляются координационные многогранники из семи атомов кислорода, характерные для гексагональной фазы. Кроме того, увеличивается число связанных углами координационных многогранников.

Следовательно, можно полагать, что магнитное поле участвует в образовании оксида как дополнительный энергоноситель, способствующий не только сформированности структуры, о чем свидетельствует отсутствие недостроенных октаэдров и появление координации, характерной для фаз, образующихся при высоких температурах и давлениях [11]. В то же время, сохраняется некристаллическая структура оксида.

Работа выполнена при поддержке гранта УР.01.01.038 и программ: Фундаментальные исследования и высшее образование и Развитие научного потенциала высшей школы , поддерживаемых Министерством образования и науки РФ и Американским фондом гражданских исследований и развития (CRDF No. RUX0-000013-PZ-06).

Видно, что структуру оксида, полученного без наложения магнитного поля, образуют координационные многогранники в виде искаженных и недостроенных октаэдров, связанных вершинами и ребрами (рис.8 а).



Литература

1. Pergament АХ., MalinenkoV.P., Aleshina L. A., Tulubaeva 0.I Phys. stat. sol. (a) 2004. 201, No. 7, P. 1543.

2. Алексеенко В.А. Журнал технической физики. 1998. Т. 68. № 10. C. 50.

3. Зюбрик А.И. Журнал технической физики. 1980. Т. 50. № 12. C. 2607.

4. Bund A., Koehler S., Kuehnlein H. H., Plieth W. Electrochimica Acta. 2003. V. 49. P. 147

5. Моргунов Р.В. УФН. 2004. Т. 174. N2. С.131.

6. Aleshina L.A., Malinenko V.P., Phouphanov A.D., Yakovleva N.M. J. of Non Cryst. Sol. 1986.

V.87. P.350.

7. Mozzi R.L., Warren B.E. J. Appl. Cryst. 1969. V.2. N 1. P.164; Mozzi R.L. and Warren B.E. J. Appl. Cryst. 3 (1970) 251.

8. Фофанов А.Д. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора ф.-м. Наук.

Москва. МГУ. 1998.

9. Conrad H. Materials Science and Engineering. 2000. A287. P. 205.

10. Алешина Л.А., Логинова С.В. Кристаллография. 2003. Т. 48. №4. с. 583.

11. Hennet L., Thiaudiere D.,Landron C. and all. Appl. Phys. Letters. 2003. V. 83. N16.P.3305.

12. Алешина Л.А., Никитина Е. А., Фофанов А. Д. Деп. в ВИНИТИ. 21. 04. 1995. N 1134-B95,

23c.





1 2
© 2017 РубинГудс.
Копирование запрещено.