Snte ekvaziüçlü sistemində faza tarazlığı və yeni fazaların fiziki-kimyəvi tədqiqi

GeTe-Sb₂Te₃-Snte ekvaziüçlü sistemində faza tarazlığı və yeni fazaların fiziki-kimyəvi tədqiqi

Giriş

Faza keçidləri və heterogen tarazlıq haqqında təlim nəzəri kimyanın mühüm bir sahəsini təşkil edir. Burada çox saylı proseslərə baxılır: buxarlanma və süblimə,maddənin buxar halından maye halına kondensləşməsi,fərdi maddələrin ərimə və kristallaşması,bərk maye və qazların həll olması,bərk maddələrin allotrop çevrilməsi. Məsələn,rombik və monoklinik kükürdlərin.

Faza keçidləri homogen (birfazalı) sistemin heterogen (çoxfazalı) sistemlərə çevrilməsi ilə müşahidə olunur. Çevrilmə əks istiqamətdə də ola bilər. Həm homogen və həm də heterogen sistemlər bir və yaxud çox komponentli ola bilər.

Faza tarazlığı halının termodinamiki təyini kimyəvi potensial anlayışına əsaslanır. Hibbsin fazalar qaydası və tənliyi bu anlayışa əsasən çıxarılır və eyni zamanda fazalar tarazlığı şərtini müəyyən edir.

Sistemin halının temperatur,təzyiq və tərkibdən asılılığı reaksiyanın izobara tənliyinin xüsusi halı olan Klapeyron-Klauzius tənliyi ilə ifadə olunur.

Fazalar tarazlığnı aydınlaşdırmadan əvvəl,kimyəvi tarazlıq haqqında qısa məlumat verərərk,kimyəvi reaksiya və proseslərin gedişində mühüm əhəmiyyət kəsb edən bu iki növ tarazlıqların ümumi və fərqli cəhətləri göstərilməlidir,daha sonra əsas termin və anlayışlar üzərində dayanmaq lazımdır. Belə anlayışlardan biri sistemdir. Tədqiqat üçün götürülmüş bir cisim və ya onun müəyyən bir hissəli,yaxud da aralarında maddə və enerji mübadiləsi olan bir neçə cism sistem adlanır.

Sabit təzyiq və temperaturda bir-birinə toxunmaqda olan qaz,maye və bərk maddələrə birlikdə sistem deyilir (balonda qaz,maddə nümunəsi,istilik maşını və s.). Əgər sistem başqa sistemlərlə maddə və enerji mübadiləsi etmirsə,xarici mühitlə heç bir əlaqəsi,qarşılıqlı təsiri olmursa belə sistemə izolə edilmiş və ya təcrid olunmuş sistem deyilir.

Faza keçidləri adətən izolə olunmayan sistemlərə aid edilir. Belə sistemlərdə istilik xaricdən udular və ya mühitə verilə bilər. Xarici təzyiqə qarşı işə girərək genişlənər və ya sıxılar.

Faza – heterogen sistemin homogen hissəsini təşkil edib,fiziki,kimyəvi,termodinamiki bircinsli mühit olub,səth bölgüsü ilə məhdudlaşır və yaxud faza sistemin mexaniki üsulla ayrıla bilən tərkib hissəsidir. Bu tərif mikroskopik və makroskopik sahələrdə bircinsli mühit baxımından bir qədər dəqiqləşdirilməlidir. İki faza səthi bölgüsündə də mürəkkəblik yaranır. Məsələn,maye-bərk və yaxud iki qarışmayan maye sərhəddində. Bunun səbəbi faza daxilində və səthi təbəqədə molekulların təsir sahəsinin qeyri-bərabər olmasındadır. Bu isə səthi gərilmə və adsorbsiya zamanı özünü göstərir. Lakin səthi təbəqənin qalınlığı molekulyar ölçüdə olduğundan ona ayrı faza kimi baxılmır.

Fazanın yaranması və yox olmasını təyin edən şərait təzyiq və temperaturdur,çox komponentli sistemlərdə isə tərkib də nəzərə alınmalıdır.

Kimyəvi potensial anlayışı tarazlıq alınana qədər heterogen proseslərdə öz-özünə gedən reaksiyaların istiqamətini müəyyən etməyə imkan verir. Bu isə kimyəvi potensialın bütün fazalarda bərabər olmasına uyğun gəlir. Ona görə də kimyəvi potensiala maddənin bir fazadan çıxaraq kimyəvi potensialı az olan başqa fazaya keçməsi cəhdi kimi baxmaq olar. Məsələn, mayenin buxarlanması kimyəvi potensialın maye və buxar fazasında tarazlığın yaranmasına qədər davam edir, bərk maddənin həll olması isə kimyəvi potensialın doymuş məhlulda və kristallarda tarazlığın alınmasına qədər.

Kimyəvi potensial 1 mol komponentə aid edilir. Təmiz maddələr üçün kimyəvi potensiala verilmiş təzyiq və temperaturda Hibbs enerjisi uyğun gəlir.

Sistemin heterogen tarazlığının təsiri xarakteristikası kimyəvi qarşılıqlı təsir olmadıqda sistemin tərkib hissəsinin bir aqreqat halından başqasına keçməsi müşahidə olunduqda Hibbs qaydasında verilir. Bu qayda termodinamikanın II qanununa əsaslanır, tarazlıqda olan sistemlərə tətbiq edilir.

Heterogen sistemlərdə ümumi tarazlıq şərti aydınlaşdırılmalıdır. Heterogen sistemlərdə komponentlər arası qarşılıqlı təsir olmursa yalnız faza keçidləri, yəni komponentin bir fazadan digər fazaya keçməsi prosesi baş verirsə belə hala fazalar tarazlığı deyilir. Heterogen sistemlərdə ümumi tarazlıq şərtini müəyyən etmək üçün fərz edək ki, α və β fazalarından ibarət olan sistem verilmiş və fazalar bir neçə komponentlərdən ibarətdir. Bu komponentlərdən birini i ilə işarə edək. Sabit təzyiq və temperaturda sonsuz kiçik miqdar dn_i mol maddə α fazadan β fazaya keçir. Komponentin α fazadakı kimyəvi potensialını μ_i^(α) və β fazadakı kimyəvi potensialını isə μ_i^(β) ilə işarə edək. Belə keçid nəticəsində α fazasının Hibbs enerjisi dG^(α)= μ_i^(α). dn_i^(α) qədər azalar və β fazasının Hibbs enerjisi isə dG^(β)= μ_i^(β). dn_i^(β) qədər artar. Bütün sistemin Hibbs enerjisinin ümumi dəyişgənliyi dG aşağıdakı tənliklə göstərilir:

dG= dG^(α) + dG^(β)= μ_i^(α)dn_i^(α)+ μ_i^(β). dn_i^(β)
Burada, dn_i-nin hər iki qiyməti bərabər olub, lakin işarə etibarilə əksdir. dn_i^(α)= -dn_i^(β); dn_i^(β)>0 olur. Buradan yazmaq olar ki, dG= (μ_i^(β)- μ_i^(α))dn_i, prosesin tarazlıq halında dG=0 olduğundan μ_i^(α)=μ_i^(β)alınar. Bu onu göstərir ki, i komponentinin α və β fazalar arası paylanarkən tarazlıq şərti hər iki komponentlərin kimyəvi potensiallarının bərabər olması ilə müəyyən edilir. Bu nəticə sistemdəki bütün fazalara və fazalardakı bütün komponentlərə aiddir. Beləliklə, heterogen sistem neçə komponentdən və fazadan təşkil olunursa olunsun fazalar arası tarazlıq şərti istənilən komponentin kimyəvi potensialının bütün fazalarda eyni olması ilə təyin edilir.

Sabit temperaturda ideal qazlar üçün komponentin kimyəvi potensialının porsial təzyiqdən asılılığı aşağıdakı münasibətlə təyin edilir.

μ_i= k_Gi+ RTlnP_i
Bu tənlik göstərir ki, qazın təzyiqi nə qədər yüksək olarsa, onun kimyəvi potensialı da o qədər yüksək olar ki, bu da komponentin fazadan çıxmasını asanlaşdırır.

İdeal qaz qanunları tətbiq edilə bilməyən qazlar üçün göstərilən münasibət dəqiq olmur. Bu halda tənlikdə təzyiq əvəzinə uçuculuq xassəsindən istifadə olunmalıdır.

Yəni
μ_i= G_i= k_Gi+ RTlnf_i
Bərk və maye halda olan maddələr üçün kimyəvi potensial ilə başqa xassələr arasında sadə münasibətlər məlum deyildir, lakin bu hal üçün də kimyəvi potensial komponentin fazadan çıxa bilməsi qabiliyyətini göstərir. Buna əsasən heterogen sistemlərdə fazalar arası tarazlıq şərti kimyəvi potensial ilə sadə və ümumi şəkildə ifadə olunur.

Fazalar arası tarazlıqda verilən komponentin kimyəvi potensialı bütün fazalarda bərabər olduğundan təbiidir ki, onda bərk cism və buxar və yaxud maye və buxar tarazlıqda olduqda komponentin kimyəvi potensialı hər iki fazada eyni olmalıdır. Buradan belə bir mühüm nəticə çıxır ki, komponentin doymuş buxar təzyiqi komponentin kimyəvi potensialını yalnız buxar halında deyil, eləcə də onunla tarazlıqda olan bərk cism və yaxud maye ilə xarakterizə olunur.

Fazaların sayı iki və daha çox olduqda tarazlıq şərti ona gətirir ki, hər bir komponentin doymuş buxar təzyiqi bütün fazalar üçün eyni olmalıdır.

Hibbsin fazalar qaydası sistemin fazalarının komponentlərinin və asılı olmayan parametrlərinin sayını bir-biri ilə əlaqələndirir, aşağıdakı tənliklə ifadə olunur:

C= k-Ф+2
Burada, C-sistemin termodinamiki sərbəstlik dərəcəsi olub, bir-birindən asılı olmayaraq dəyişilə bilən amillərin daha çox miqdarını təyin edir. Hibbsin fazalar qaydası aşağıdakı kimi ifadə olunur:

Tarazlıqda olan termodinamiki sistemin sərbəstlik dərəcəsinin sayı asılı olmayan komponentlərin sayı minus, fazaların sayı üstə gəl ikiyə bərabərdir. Fazalar qaydası göstərir ki, komponentlərin sayı artdıqca sərbəstlik dərəcəsi artır, sistemin fazalarının sayı artdıqca isə azalır. O, mənfi kəmiyyət ola bilmədiyindən fazalar qaydası bir çox hallarda daha ümumi şəkildə   k+2 tənliyi ilə ifadə olunur.

Sistem təsnif olunarkən qəbul olunmuşdur ki, fazaların sayına görə bir fazalı, iki fazalı, üç fazalı və s. asılı olmayan komponentlərin sayına görə bir komponentli, iki komponentli və s. sistemlərə bölünsün. Sərbəstlik dərəcəsinin sayı sistemin variantlığını müəyyən edir. Bu əlamətə görə sistemlər variantsız (C=0), monovariantlı və ya birvariantlı (C=1), divariantlı və ya ikivariantlı (C=2) və s. sistemlərə təsnif olunur. Sərbəstlik dərəcəsi yüksək olan sistemlər polivariant və ya çoxvariantlı sistemlər adlanır.

Misal. Su və natrium xloriddən ibarət olan sistemdə fazaların ən çox miqdarını təyin edin.

Həlli: Bu sistemdə iki komponent vardır. Deməli, k=2 olduğundan C=k-+2; tənliyinə görə C=4- olur. Fazanın ən çox miqdarı sərbəstlik dərəcəsinin ən kiçik miqdarına uyğun gəlir. Sərbəstlik dərəcəsinin sayı mənfi kəmiyyət ola bilmədiyindən, onun ən kiçik qiyməti C=0 olar. Nəticədə fazaların ən çox sayı =4 olur. Verilmiş sistem bu şəraiti o zaman ödəyir ki, natrium xlorid məhlulu suda buz, bərk duz və su buxarı ilə tarazlıqda olur. Bu halda sistem variantsız olub, müəyyən təzyiq, temperatur və məhlulun qatılığında yaranır.

Fazalar qaydası Hibbs tərəfindən 1876-cı ildə verilmişdir. Hazırda bu qaydanın ifadə olunması bir qədər geniş verilə bilər. Fazalar qaydasında çıxan nəticəyə görə C=k-+2 tənliyindəki iki kəmiyyəti sistemin tarazlıq halına xarici amillərdən təzyiq və temperaturun təsirini göstərir. Lakin elə sistemlər ola bilər ki, onun tarazlıq halına başqa amillər də təsir edə bilər (elektrik və maqnit sahələri, cazibə sahəsi). Bu halda göstərilən tənlikdə iki əvəzinə xarici amilləri göstərən başqa ədəd daxil olunmalıdır. Sistemin tarazlığına təsir edən amilləri n ilə göstərsək bu zaman fazalar qaydasının tənliyinin ümumi ifadəsi aşağıdakı kimi olar:

C=k-+n

və yaxud

C+=k+n
Sərbəstlik dərəcəsinin sayı ilə fazaların sayının cəmi komponentlərin sayı ilə tarazlığa təsir edən xarici amillərin cəminə bərabərdir.

Bu ifadədən görünür ki, sərbəstlik dərəcəsi sıfra bərabər olduqda C=0, fazaların sayı k+n çox ola bilməz, ümumi halda k+n olur. Bir çox sistemlərdə təzyiq və temperaturun dəyişməsi tarazlığa təsir göstərmir. Məsələn, kondensləşmiş sistemlərdə təzyiqin az dəyişməsi tarazlığa təsir etmir. Bu zaman sərbəstlik dərəcəsinin sayı bir ədəd azalır ki, fazalar qaydasının tənliyi aşağıdakı şəkli alır:

C=k-+1
Tapşırıq. Təsəvvür edək ki, içərisində su olan stəkana buz parçası daxil etmişik. Bu sistemin sərbəstlik dərəcəsi neçəyə bərabər olar?

Əgər biz hesablamanı fazalar qaydasına əsasən aparsaq bu zaman C=1-2+2=1 alınar ki, onda səhv etmiş olarıq, çünki, o tarazlıqda olan sistem üçün dəqiqdir. Aydındır ki, buz otaq temperaturunda çox qala bilməz. Tarazlıq halında suya çevrilər. Bu zaman sistem yalnız birkomponentli deyil, həm də birfazalı olur. Tarazlıq halında sərbəstlik dərəcəsinin sayı C=1-1+2=2 olar.

Fazalar tarazlığı və fazalar qaydasının tətbiqi hal diaqramları vasitəsilə aparılır.

Sistemin şəraitdən (təzyiq, temperatur, tərkib) asılı olaraq hansı faza halında olmasını göstərən diaqram hal diaqramı adlanır. Daha çox işlədilən hal diaqramları təzyiq-tərkib, temperatur-tərkib və təzyiq-temperatur hal diaqramlarıdır. Onlardan istifadə edərək bir, iki komponentli sistemlərin hal diaqramları qurularaq fazalar tarazlığı öyrənilir.

Faza keçidləri zamanı tarazlıq münasibətləri Klapeyron-Klauzius tənliyi vasitəsilə aydınlaşdırılır.

Burada L-fazalar çevrilməsi istiliyi (buxarlanma, ərimə, süblimə, polimorf çevrilmə və s.).

v- proses zamanı həcm dəyişkənliyidir.

 nisbəti fazalar arası tarazlıq saxlamadığı şəraitdə temperatur ilə təzyiqin dəyişikliyini əlaqələndirir.

Faza keçidləri bir neçə növ ola bilər. Tarazlıqda olan fazaların kimyəvi potensiallarını və yaxud izobar potensiallarının biri birinə bərabər olması və maddənin bir fazadan digərinə keçməsi zamanı həcmin və entropiyanın dəyişməsi baş verdiyi hal birinci növ fazalar çevrilməsi adlanır. Bunlara aqreqat hal çevrilmələrini, ərimə, buxarlanma, süblimasiya və b. aiddir.

Ərimə istiliyi bərk fazadan maye fazaya keçmə istiliyidir ki, həmişə müsbət olur. Maye fazanın həcmi eyni miqdar bərk fazanın həcmindən az və ya çox ola bilər. Buna əsasən demək olar ki, tənlikdəki   və ya   nisbətləri müsbət və ya mənfi ola bilər. Bu o deməkdir ki, ərimə istiliyi təzyiqin artması ilə artıb azala bilər.  - çox maddələr üçün müsbətdir. Sıxlığı ərimə temperaturunda bərk fazadan çox olan maddələr üçün (su, bismut) mənfi kəmiyyətdir.

Buxarlanma istiliyi ərimə istiliyi kimi müsbət kəmiyyət olub, maye fazanın buxar halına keçməsi istiliyidir. Bu halda qazın həcmi mayenin həcmindən böyük olduğuna görə tənlikdəki   və ya   nisbətləri müsbət olur. Bu onu göstərir ki, buxarlanma istiliyi təzyiqin artması ilə artır, temperaturun artması ilə azalır.

Müxtəlif mayelərin buxarlanma istilikləri onların normal qaynama temperaturu ilə qanunauyğun əlaqələnir. Trauton qaydasına görə müxtəlif mayelərin molyar buxarlanma istilikləri L_qayn., normal qaynama temperaturu T_qayn. ilə düz mütənasibdir:

Və yaxud

K_qayn mütənasiblik əmsalı olub Truton əmsalı adlanır. Əksəriyyət mayelər üçün 20-22 bərabər olur. Assosasiya edən mayelər üçün sabitin qiyməti böyükdür.

GeTe texnoloji əhəmiyyətli GeTe-Sb2Te3 psevdobinar faza diaqramının son nöqtəsini təmsil edir. Beləliklə, yerli strukturdakı dəyişiklikləri araşdırmaq və yaxşı başa düşmək vacibdir

kristal fazada temperaturla. GeTe bir yarımkeçiricidir ki, a məruz qalır

otaq temperaturundan transformasiya zamanı ferroelektrikdən paraelektrik fazaya keçid R3m

Fm3m fazasına 5 705 K -də Peierl təhrifinin yox olması ilə eyni vaxtda

otaq temperaturu quruluşu. Bu keçid çoxdan təbiətcə yerdəyişmə kimi təsvir edilmişdir

ərimə nöqtəsindən yuxarıda reentrant Peierl təhrifinin mövcudluğunu təsdiqləyən daha son hesabatlar. Biz

transformasiyanın yerdəyişmə olmadığını, əslində bir nizam pozuntusu keçidi olduğunu nümayiş etdirin

Reentrant Peierl keçidinin əvvəlki hesabatları fərqli eksperimental üsulların artefaktıdır.

istifadə olunur. Bu müşahidələrin faza dəyişmə yaddaşında struktur keçidlərə təsirini müzakirə edirik

GeTe-Sb2Te3 psevdobinar bağlama xətti boyunca uzanan ərintilər.

GeTe texnoloji cəhətdən əhəmiyyətli GeTe-Sb2Te3 psevdobinar əlaqə xəttinin sonunda yerləşir və hazırda

yüksək kristalizasiya istiliyinə görə mümkün bir faza dəyişikliyi maddəsi olaraq bir canlanma yaşayır

və böyümə xüsusiyyətlərini anlamaqda son inkişaflar [3, 13]. GeTe, istiqraz uzunluğunu da nümayiş etdirir

xarakterik olan kristallikdən amorf fazaya [10, 9] çevrildikdə daralma

optik və elektrik eyni vaxtda böyük dəyişikliklər ilə birlikdə Te-əsaslı faza dəyişdirmə materialları

xassələri. Cari məqalədə biz bir funksiya olaraq kristal GeTe-də lokal struktur dəyişikliklərinə diqqət yetiririk

daha mürəkkəb üçlüyün yerli strukturu haqqında daha dərindən məlumat əldə etmək ümidi ilə temperaturun ölçülməsi

Ge2Sb2Te5 kimi faza dəyişən ərintilər.

GeTe dar diapazonlu (0,7 eV) yarımkeçirici və eyni zamanda ən sadə təsəvvürə malik ferroelektrikdir.

vahid hüceyrədə yalnız iki atom olan quruluş. Aşağı temperaturlu ferroelektrik fazada GeTe (

α-GeTe) kosmos qrupu R3m olan rombedral quruluşa malikdir. Bu struktur kimi baxmaq olar

[111] istiqaməti boyunca bir qədər təhrif olunmuş qayalı duz quruluşu

[111]. Rombedral fazanın əmələ gəlməsinin hərəkətverici qüvvəsi müxtəlif tədqiqatların mövzusu olmuşdur

keçmişdə [12].

Bu fazada Ge və Te atomları bir-biri ilə altı dəfə koordinasiya olunur, üç qısa (2.83 ˚A) və üç daha uzun (3.15 ˚A) bağdan ibarət alt çoxluqlar var.

GeTe-də bağlanma üçün əsas təşkil edən p tipli orbitallar arasında azaldılmış birləşmə [7].

Faza keçidləri həm akademik, həm də bərk cisim fizikasının geniş və mühüm sahəsini təşkil edir

tətbiq olunan baxışlar. Bir çox hallarda faza keçidləri və onların təbiəti haqqında nəticə çıxarılır

difraksiya tədqiqatları və/yaxud Raman səpilməsi haqqında.

GeTe nümunəsi üçün biz nümayiş etdiririk ki, difraksiya üsulları çox güclü olmasına baxmayaraq,

yerli strukturdan daha çox orta hesabla əsaslanır. Bu daxili məhdudiyyət (məkan ortalaması) səbəb ola bilər

eksperimental nəticələrin səhv şərhləri.

Difraksiya tədqiqatlarına, əsasən neytron difraksiyasına [4] əsaslanaraq, belə qənaətə gəlindi ki, GeTe keçir.

Küri temperaturu, Tc, təxminən 705 K ilə yerdəyişən ferroelektrik-paraelektrik keçid.

qaya duzlu struktura (kosmik qrup Fm3m) çevrilən strukturun eyni vaxtda yox olması

Peierls təhrifi. Yerdəyişmə keçişi, atomların kiçik yerdəyişmələrinin olduğu bir faza keçididir

hər bir vahid hüceyrə daxilində kristalın simmetriyası dəyişəcək şəkildə kollektiv şəkildə dəyişir. Bu dəyişikliklər adətən bərk maddədə əhəmiyyətli bağlanma dəyişikliklərinin nəticəsi deyil. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi,

α-GeTe fazasının aşağı simmetriyası h111i istiqaməti boyunca kəsilmənin olması kimi görünə bilər.

Tc-də yox olur və dipol anının sönməsi ilə birlikdə β-GeTe fazasının meydana gəlməsi.

Simmetriyadakı dəyişiklik eyni zamanda kəsmə rejiminin yumşalması ilə əlaqədardır

α-GeTe fazasında və ya yumşaq rejimdə [111] istiqamətdə təhrif olunur.

Neytron difraksiya məlumatlarından alınan vahid hüceyrə məlumatlarından hesablanmış eksperimental bağ uzunluqları [4]

rombedral fazada mövcud olan iki bağ uzunluğunun açıq simmetrik yaxınlaşmasını göstərin

Tc yaxınlığında orta qiymətə (Şəkil 1, yuxarı panel).

Maraqlıdır ki, maye GeTe üzərində neytron difraksiya tədqiqatları daha qısa və uzun

bu materialda ərimə nöqtəsinin üstündəki bağlar və "reentrant Peierls təhrifi" ifadəsi ortaya çıxdı

bu davranışı təsvir etmək üçün. Reentrant Peierls təhrif müəlliflər tərəfindən qismən aid edilmişdir

maye fazada qalan kimyəvi nizam [14].

Temperatur ilə fonon rejiminin yumşalmasının müşahidəsinə əsaslanaraq, displasiya xarakteri daşıyır

keçid Raman səpilməsi [18] tərəfindən də təklif edilmişdir, baxmayaraq ki, tədqiq edilən ən yüksək temperatur

təxminən idi. Onların təxmin edilən Tc-dən 150 K aşağıdır.

Displaziv faza keçidinin birölçülü analoqunda Tc-dən aşağıda atomun bir tərəfində yerləşir.

iki quyu potensialı və atomların mövqeləri bütün vahid hüceyrələrdə eyni şəkildə dəyişir; the

Minimum arasındakı məsafə temperatur artdıqca azalır. Tc-də, arasında məsafə

quyu minimumu yox olur və potensialın ikinci törəməsi yumşaq rejimə səbəb olaraq sıfıra enir.

Şəbəkə oxlarının kubik fazada ortoqonal istiqaməti bu təsviri tətbiq etməyə imkan verir, çünki

həmçinin üçölçülü vəziyyətə bir Peierls təhrif anlayışı.

Cari işdə biz GeTe-nin quruluşunu 10 K-dən ərimə nöqtəsindən yuxarıya qədər araşdırırıq və

diffraksiya ilə müşahidə olunan makroskopik ferroelektrik-paraelektrik faza keçidinin sübutunu təmin edin.

bu günə qədər güman edildiyi kimi yerdəyişmə xarakteri daşımır, lakin nizam-intizam keçidindən yaranır.

yerli təhriflər keçid temperaturu boyunca və həmçinin material əriyərkən saxlanılır. Biz bunu mübahisə edirik

Faza keçidinin təbiətinin yanlış təfsiri Bragg difraksiyasının istifadəsindən irəli gəlir.

ansamblın orta strukturunu yoxlayır və təsadüfi yerli təhriflərə qarşı həssasdır. Bu tapıntılar ola bilər

üsullarla bildirilmiş faza keçidinin əldə edildiyi digər hallar üçün əhəmiyyətli təsirlərə malikdir

oxşar yanlış şərhin edilə biləcəyi orta struktura əsaslanaraq.

Rejim yumşaldıcının mövcudluğunu daha diqqətlə araşdırmaq üçün Stokes-yan Raman spektrləri seriyası

şəffaf qoruyucu (ZnS)0,85(SiO2)0,15 qapaq təbəqəsi olan polikristal GeTe filmi götürülmüşdür.

otaq temperaturu ∼ Tc. Tərkibində kiçik dəyişikliklər olsa belə, örtük qatının istifadəsi çox vacibdir

səbəbiylə Te sublimasiya ferroelektrik keçid temperaturunda dəyişikliklərə səbəb ola bilər; bu kimi mülahizələr

əvvəlki Raman tədqiqatının temperatur aralığını və nəticənin etibarlılığını məhdudlaşdırdı

çəkilmişdir [18].

Şəkil 1. (a) Faza keçidinin yerdəyişməsinin eksperimental sübutu.

Neytron difraksiya məlumatlarından əldə edilən vahid hüceyrə məlumatlarından hesablanmış Ge-Te bağ uzunluqları

toplu GeTe nümunələrində [4] (b) Raman fonon rejimi tezlikləri, doldurulmuş simvollar

GeTe sputtered nazik filmlər üzrə hazırkı işdən məlumatlar; açıq simvollar verilənlər üçün dayanır

Ref -dən [18] toplu GeTe tək kristallarında. Yuyulmuş sahə temperaturun üstündən keçir

ferroelektrik faza keçidi üçün kritik temperatur dəyərləri Tc olan interval

GeTe haqqında ədəbiyyatda məlumat verilmişdir. Kəsik xətt nazik filmlərin Tc-ni təmsil edir,

Ref. [11].

Mikro-Raman spektrləri (x50 obyektiv) üçlü monoxromatordan (Jobin-Yvon T64000) istifadə edilməklə qeydə alınıb.

Ti: Safir lazer (Ar+-ion lazerlə vurulan) istifadə edərək ikiqat subtraktiv rejimdə işləyir.

763 nm-də həyəcan mənbəyi. Nümunə temperaturu isti mərhələ ilə idarə olunur (Linkam THMS600)

1 K dəqiqliklə. Daha ətraflı [1]-də tapa bilərsiniz. Qrup nəzəri hesablamaları azalmayanlar

GeTe-nin təhrif olunmuş qaya duzu strukturunun təsviri Raman olan iki rejimin mövcudluğunu göstərir

aktiv, Γ1(A1) 122 sm−1 və Γ3(E) 80 sm−1

. Hər iki rejimin tezlikləri müşahidə edilə bilər

müvafiq bant genişliyi artarkən temperaturun artması ilə azalır. Γ3(E) görünür

təxminən 573 K-də Γ1(A1) zirvəsinin spektral zərfinə birləşərək daha yüksək sürətlə sürüşmək.

Raman spektrləri hər bir spektri söndürülmüş harmonik osilatora uyğunlaşdırmaqla kəmiyyətcə təhlil edilmişdir.

Raman pikinin shift0 və söndürmə əmsalının determined təyin olunduğu model [5]. Güclü

rejimin yumşaldılması aydın görünür (şəkil 1, aşağı panel).

Temperatur diapazonunun uzadılması açıq şəkildə göstərir ki, yumşaq rejim tezliyi hələ də sıfırdan çox uzaqdır, hətta yuxarıda göstərilənlərə uyğundur.

keçid temperaturu. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, nazik GeTe filmləri temperaturda keçid nümayiş etdirir

toplu materialdan demək olar ki, 100 dərəcə aşağı [11], daha da vurğulayır ki, vibrasiya

tezlik sıfıra çevrilmir.

Vurğulamaq istərdik ki, Bragg (ümumidən fərqli olaraq) səpilmə orta dəyərini ölçür

difraksiya müstəvilərində elektron paylanması stoxastik dəyişkənliyi ayırd etməyi qeyri-mümkün edir

uzun və qısa istiqrazlar oxunun istiqamətliliyində və uzun və qısa istiqrazların yaxınlaşmasında

sırf yerdəyişən keçiddə gözlənilən kimi tək bir dəyərə [8, 19]. Beləliklə, baxımından

Bragg diffraksiyasının görünüşü, yerdəyişmə keçidindən yaranan real rejim yumşalması fərqlənmir

çox quyu potensialı minimumlarının (kvazi) bərabər məskunlaşdığı zaman nizam-nazarət keçidindən;

hər ikisi bərabər məsafəli müstəvi məsafəsi və böyük izotrop istilik faktoru olan strukturlar kimi özünü göstərir.

(Şəkil 2).

Şəkil 2. Başlanğıc rombedral şəkildə təhrif olunmuş fazadan ferroelektrik-paraelektrik displaziv (solda) və nizamlı (sağda) keçidlərin sxematik təsviri. Hər ikisində

keçiddən sonra fazalarda atomlararası müstəvilər görünən müstəvi "genişlənməsi" ilə bərabər məsafədə görünür.

Tc-də yerli struktur və onun təkamülü haqqında etibarlı məlumat əldə etmək üçün biz istifadə etdik

Ge-Te bağındakı dəyişiklikləri birbaşa müşahidə etmək üçün rentgen udma incə strukturu (EXAFS) müşahidələri

temperaturla uzunluq. EXAFS ölçmələrinin xarakterik vaxtı müəyyən edildiyi kimi 10−15 s-dir

qeyri-müəyyənlik prinsipi və əsas çuxur ömrü. Beləliklə, EXAFS əsl şəkil çəkməyə qadirdir

EXAFS nümunəsi kimi strukturun xarakteristikasından təxminən üç böyüklük daha sürətlidir

qəfəs vibrasiyalarının zaman şkalası. EXAFS ölçmələri üçün nümunələr yerə səpilmiş GeTe filmləri idi

qalınlığı 2 µm olan Al folqasının hər iki tərəfinə. Nümunələr inert atmosferdə tavlanmışdır

kristallaşmaya səbəb olur. Ölçmələr 10 K-dən yuxarıya qədər olan temperaturdan asılı olaraq aparılmışdır

Ge və Te K-kənarlarında ərimə nöqtəsi və ARTHEMIS və ATHENA istifadə edərək eyni vaxtda təhlil edilmişdir

paketlər [15]. Ge və Te K-kənarları üçün tipik xam χ məlumatları və ilk qabıq uyğunluq izləri görülə bilər.

Şək.3-də.

Qısa və uzun bağlar üçün Ge-Te məsafələrinin uyğunlaşdırılmasının nəticələri Şəkil 4-də göstərilmişdir.

(yuxarı panel). Yuxarıda göstərilən nəticələr birmənalı şəkildə göstərir ki, lokal olaraq struktur pozulub

Tc-dən yuxarı, mahiyyətcə eyni şəkildə aşağı temperaturda təhrif edilir.

Şəkil 3. Ge və Te K-kənarları üçün tipik xam XAFS məlumatları

birinci qabıq uyğun izlər. A k³ çəki istifadə edilmişdir.

GeTe-nin makroskopik olaraq paraelektrik olması o deməkdir ki, yerli təhriflər Tc-də stokastik olur, yəni.

ferroelektrikdən paraelektrikə keçid aşağı sağ paneldə göstərildiyi kimi nizam-intizam keçididir.

şək. 2-də.

Yuxarıdakı nəticələr əvvəlki nəticə ilə ziddiyyət təşkil edə bilər - neytrondan götürülmüşdür

difraksiya - temperatur artdıqca GeTe həcmi Tc -də kiçilir. Bu açıq fikir ayrılığı texnikanın başqa bir tələsidir. Həqiqi atomlararası arasında birbaşa əlaqə yoxdur

məsafələr (yerli struktur texnikası ilə yoxlanılır) və orta strukturdan müəyyən edilən həcm

ölçmələr. Belə bir vəziyyətin yaxşı qurulmuş bir nümunəsi, cüt paylama analizinin olduğu silikadır

ilə kəskin fərqli olaraq, temperaturla faktiki Si-O məsafəsinin davamlı artımını nümayiş etdirir

ortalama Si-O bağ uzunluğunun azalmasını "görən" neytron tozu difraksiyası [6].

Yerli quruluşun temperaturla dəyişməməsi üçün əlavə sübutlar ölçmələrdən gəlir

temperaturdan asılı olaraq bağlanma sərtliyi. Şəkil 3 (aşağı panel) temperaturdan asılılığı göstərir

orta kvadrat nisbi yerdəyişmə (MSRD). MSRD -nin temperaturla nə dərəcədə artdığı

habelə onun mütləq dəyəri tez -tez temperaturdan asılı olan bağ gücü ilə müəyyən edilir

proqnozlaşdırılan fonon sıxlığının təsiri ilə əlaqəli Eynşteyn modeli ilə yaxşı təxmin edilmişdir.

vəziyyətlərin enerjidə delta funksiyası ilə təqribi hesablanır. Eynşteyn temperaturu ΘE ilə bağlıdır

MSRD, σ, aşağıdakı tənlik vasitəsilə:

Burada ΘE Eynşteyn temperaturu, µ azalmış kütlə, kB Boltzman sabiti və σ0

statik pozğunluqdur. Tetraedral bağlanmış üçün Eynşteynin temperaturu adətən təxminən 300 K-dir

yarıkeçiricilər, Se və Te üçün təxminən 120-150 K ətrafında, yalnız iki ən yaxın olan spiral zəncirlər meydana gətirir.

qonşular və klatratlar üçün 30 K-dan 60 K aralığındadır [16]. Ge atomu yumşaq rejim daxilində yerləşsəydi

qaya duzu hüceyrəsinin mərkəzində potensial, Tc-dən yuxarı MSRD-də nəzərəçarpacaq artım olacaq.

Bütün temperatur diapazonunda GeTe üçün MSRD tək bir ΘE dəyəri ilə təchiz oluna bilər ki, bu da Ge-Te bağının gücündə heç bir dəyişiklik olmadığını bir daha nümayiş etdirir (yəni atomlararası birləşmənin ilk törəməsi).

potensial) və buna görə də material Tc-dən yuxarı qızdırıldığı üçün yerli potensial relyef dəyişməz qalır. The

ΘE = 218 ± 2 K-nin mütləq dəyəri tetraedral bağlanmış və “xətti” bağlı olanlar arasındadır.

yarımkeçiricilər və pozulmuş qaya duzu (və ya rombedral) strukturu ilə yaxşı uyğun gəlir.

üç qısa kovalent rabitə şəbəkənin onurğa sütununu təşkil edir (üç daha uzun istiqraz nisbətəndir

zəif).

EXAFS mahiyyətcə yalnız cüt korrelyasiyalara həssas olsa da, XANES, digər tərəfdən,

çoxlu səpələnmə, onu atomların koherens üzərində fəza düzülüşü üçün həssas bir zond edir.

təxminən 1 nm uzunluğunda udan atom üzərində mərkəzləşmişdir [17]. FEFF [2] istifadə edərək XANES simulyasiyası ortaya qoyur

rombedral və qaya duzu fazaları arasında nəzərəçarpacaq fərqlər. Şəkil 5 eksperimental XANES-ləri göstərir

Tc altında və yuxarıda götürülmüş spektrlər.

Şəkil 4. Qısa və uzun Ge-Te bağlarının temperaturdan asılılığı

faza keçidi (yuxarı panel) və daha qısa Ge-Te üçün MSRD üçün oxşar asılılıq

istiqrazlar (aşağı panel). Şəkil 1b-də olduğu kimi, lyuklanmış sahə temperatur diapazonunu əhatə edir

burada GeTe-nin ferroelektrik faza keçidi üçün kritik temperatur dəyərləri Tc

ədəbiyyatda bildirilmişdir. Kəsik xətt nazik filmlərin Tc-ni təmsil edir, Ref.

[11]. Tc-də xassələrin monoton şəkildə dəyişdiyini görmək olar. Ətraflı məlumat üçün mətnə baxın.

Spektrlər eynidir ki, bu da atomların yerli düzülüşündə heç bir dəyişiklik olmadığını göstərir. 11130 eV ətrafında müşahidə olunan bir çiyin uyğun gəlir

rombedral şəkildə təhrif edilmiş quruluş (göstərilmir).

Daha əvvəl bildirilən Peierls təhrifinin niyə difraksiya ilə müşahidə olunduğu sualı verilə bilər

aşağı temperaturda rombohedral fazada [4] və yüksək temperaturda ərimədə [14] lakin

aralıq temperaturlu “daş duzu” fazasında. Biz iddia edirik ki, bu zahiri ziddiyyət birbaşadır

Bragg difraksiyasının orta effektlərinin nəticəsi. Atomlar yerdəyişdikdə aşağı temperaturda

ardıcıl olaraq, rombedral kristalda yaxşı müəyyən edilmiş daha qısa və daha uzun planlararası məsafələr var.

Bragg difraksiyasına səbəb olan quruluş; yerli və orta strukturlar eynidir. Temperaturlarda

faza keçidinin üstündə, əksinə, təhriflər təsadüfi olduqda, atomlararası müstəvilər

böyük bir izotropik olaraq yanlış şərh edilə bilən "genişlənən" görünən təyyarə ilə bərabər məsafədə görünür

yumşalma rejimi ilə əlaqəli artan atom titrəməsi səbəbiylə istilik faktoru (bax

Şəkil 2).

Şəkil 5. Ge K-kənarında Tc-dən aşağıda və yuxarıda ölçülən XANES spektrlərinin müqayisəsi.

İki spektr eynidir və dəyişməmiş yerli strukturu göstərir.

Ərinmiş GeTe-nin tədqiqində, əksinə, neytron səpilmə texnikasından da istifadə edilmişdir, lakin

kəskin difraksiya zirvələrinin olmaması səbəbindən müəlliflər ümumi səpilmə faktorunun daha mürəkkəb cüt paylanma analizindən istifadə etməli oldular [14]. Ümumi səpilmə müşahidələri nəzərə alınmaqla

bütün iki bədən korrelyasiyasını nəzərə alsaq, onlar Bragg üçün baş verən saytın ortalama təsirlərindən əziyyət çəkmirlər

difraksiya. Nəticədə, maye fazada yerli təhrif düzgün şəkildə aşkar edilir.

Belə nəticəyə gəlirik ki, GeTe-nin ferroelektrik keçidini nümayiş etdirdiyinə dair qəbul edilmiş inanca baxmayaraq

yerdəyişmə xarakteri daşıdığı halda, hazırkı eksperimental nəticələr (həm EXAFS, həm də Raman) Küri temperaturunda yerli təhriflər yox olmadığına görə keçidin nizam-intizam xarakterini sübut edir. The

keçidin yerdəyişmə xarakteri ilə bağlı əvvəlki yanlış təsəvvür yanlış təfsirdən yaranmışdır.

Bragg difraksiya məlumatları və daha konkret olaraq, Bragg -da iştirak edən saytın ortalama təsirlərinin nəzərə alınmaması səbəbindən

difraksiya. Biz orta quruluşu ölçən texnikaların öz qabiliyyətsizliyini təklif edirik

təsadüfi yerli təhriflərin etibarlı şəkildə aşkarlanmasının geniş təsirləri var. Xüsusilə nəticələrimizi dəvət edirik

əsasında yerdəyişmə faza keçidləri haqqında nəticələrə gəlindiyi digər hallara yenidən baxılması

Bragg difraksiyanı sıradan pozğunluğa keçidin alternativ imkanını nəzərə almadan öyrənir.

GeSnSb4Te8–GeTe və GeSnSb4Te8–SnTe bölmələrində faza tarazlığı tədqiq edilmiş və diferensial istilik, rentgen tozunun difraksiya və mikrostruktur analizləri, mikrosərtlik və sıxlıq ölçüləri ilə vəziyyət diaqramları yaradılmışdır. Bu bölmələrin GeTe – Sb2Te3 – SnTe sisteminin eutektik tipli yarı ikiqat bölmələri olduğu müəyyən edildi. GeSnSb4Te8–GeTe və GeSnSb4Te8–SnTe bölmələrindəki evtektik nöqtələrin koordinatları müvafiq olaraq (40 mol% GeTe, 700 K) və (30 mol% SnTe, 750 K) təşkil edir. Bölmələrdəki ilkin komponentlər əsasında bərk məhlulun bölgələri müəyyən edilmişdir. Qatı məhlul bölgələrindəki ərintilər p tipli yarımkeçiricilərdir.

NS (GeTe)1 - 𝛾-(Sb2Te3)𝛾 psevdobinar sistem demək olar ki, bütün kompozisiya diapazonunda iki növ kristal fazaya malikdir: biri NaCl tipli metastabil fazadır. struktur, digəri isə homoloji olan sabit fazaların spektridir. binalar. Metastabil fazada Ge/Sb atomları və NaSitlər daxili boş yerləri tutur; Digər tərəfdən, Te atomları Cl bölgələrində yerləşir. Bunlar metastabil psevdobinar birləşmənin stokiometriyasını təmin etmək üçün 𝛾/ 1 + 2 𝛾 boş mövqelərə əməl etməklə istehsal olunur. Bu metastabil faza NaCl tipli strukturu inadla saxlayır və sistemin GeTe ilə zəngin tərəfində yüksək temperaturda belə sabit homoloji transformasiya strukturlarına müqavimət göstərir. GeTe( 𝛾 = 0 )-da NaCl tipli atom konfiqurasiyasının özü sabit strukturdur.GeTe, məlum olduğu kimi, yüksək temperaturlu kub fazaya və aşağı temperaturlu romb fazasına malikdir. Tərkibində az miqdarda Sb2Te3 olan bu GeTe və psevdobinar birləşmələrin GeTe–Sb2Te3 monofaz bölgələri yoxdur, xətti bağlayır, lakin Ge-yoxsul tərəflərdə xəttdən kənarda yerləşir: başqa sözlə, NaBu qeyri-stexiometrik birləşmələrin bölgələri bir qədər çox olur. vakant vəzifələr həm daxili proseslər, həm də boş proseslər. Sb2Te3 GeTe-yə ayrıca əlavə edildiyi üçün, lakin struktur transformasiya temperaturu davamlı olaraq aşağı düşür və birfazalı bölgə lazımsız olaraq birləşmə xəttində birləşir. Vakant vəzifələrdə, Naelectric xüsusiyyətini metaldan yarımkeçirici keçiriciliyə dəyişən sahə yox olur. Aşağı temperaturlu romb fazası yaxın vaxtlara qədər mövcud olmuşdur.𝛾= 0,14. NaCl tipli metastabil faza artan artımla qeyri-sabit olur.Sb2Te3; Birləşmə 15 gün ərzində 773 K temperaturda Ge8Sb2Te11 (𝛾 = 0.11) ilə istilik müalicəsinə məruz qaldıqdan sonra sabit bir homoloji quruluş ortaya çıxdı.

Qatı məhlullar (Ge 1− x Sn x Te) n Sb 2 Te 3 (n = 4, 7, 12; 0≤ x ≤1) sabit yüksək temperatur fazalarını təmsil edir və söndürmə yolu ilə metastabil birləşmələr kimi əldə edilə bilər. Yüksək ayırdetməli ötürücü elektron mikroskopiyası söndürülmüş (psevdo) kubik materialların sərt ağac kimi nanostrukturlar nümayiş etdirdiyini, lakin xüsusilə n = 4 (GST materialları) üçün (GeTe)nSb2Te3-dən daha qabarıq olduğunu göstərir. Temperaturdan asılı faza keçidləri müqayisə edilə bilər; lakin, Sn ilə əvəzetmə kub yüksək temperatur fazası ilə ətraf mühit şəraitində sabit olan uzunmüddətli sıralı laylı fazalar arasında keçid temperaturlarını əhəmiyyətli dərəcədə aşağı salır. Bundan əlavə, xüsusi ölçülərə malik nümunələr üçün daha yaxın kub üçün material qalıqları yüksək qüsur konsentrasiyalarında Sn-söndürülmüş N ehtiva edir, (nümunələr = 7 və ya 12, n = 4.7), Sn ilə əvəz edilmiş nümunələr elektrik keçiriciliyi, eləcə də onlara uyğundur. GST.Materiallardan 3 dəfə yüksəkdir. İstilik keçiriciliyindəki fərq daha az nəzərə çarpdığından, bu, yüksək temperaturda (GeTe) 4 Sb 2 Te 3 ilə müqayisədə 4 Sb 2 Te 3 üçün termoelektrik dəyərin (ZT), (Ge 0.5 Sn 0.5 Te) ikiqat artması ilə nəticələnir. . (GeTe) 7 Sb 2 Te 3-də Sn-nin əlavə edilməsi ZT dəyərini 4 dəfəyə qədər artırır ki, bu da Seebeck əmsalının artması ilə əlaqədardır.

qrafik abstrakt

(GeTe) 4 Sb 2 Te 3 (yuxarı) və (Ge 0.5 Sn 0.5 Te) 4 Sb 2 Te 3 (aşağıda), bu nümunələrin müxtəlif nanostrukturlarına və termoelektrik dəyərlərinə (ZT) malik yüksək ayırdetmə elektron mikroqrafikləri.

Məlumatın tez və səmərəli idarə etmək ehtiyacı, nanometr uzunluğunda və sub-nanometr zaman ölçüsündə açıla bilən materiallar üzərində araşdırma aparmağa təşviq edir. Faza Dəyişdirmə materialları (PCM) 1, 2, 3, 4, 5, 6 yaddaş cihazı tətbiqləri üçün ideal olan unikal xüsusiyyətlər portfelinə malikdir. Bir PCM, kristal vəziyyətin əriməsi və sonra sürətli söndürmə ilə əldə edildiyi bir kristal və amorf vəziyyət arasında sürətlə və geri dönmə qabiliyyəti ilə müəyyən edilir. Bu iki vəziyyət, elektrik keçiriciliyi və optik əks etdirmə kimi xüsusiyyətlərində əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir. Faza çevrilməsi ümumiyyətlə termal istiləşmə və ya fərqli zaman və amplitüdün elektrik və optik siqnalları ilə tetiklenir. Bu iki hal arasında əks olunan böyük ziddiyyət, hazırda işləyən PCM əsaslı optik yenidən yazıla bilən media cihazlarına bənzər DVD və ya Blu-Ray Diskin əsasını təşkil edir; məlumatların kristal bir fonda amorf işarələr kimi kodlandığı yer. Müqavimət kontrastı, müasir aparıcı saxlama texnologiyalarını (FLASH və maqnit diskləri) əvəz edə bilən PCM -lərə əsaslanan yeni nəsil elektron qatı hal yaddaşlarında istifadə edilə bilər.

PCM-lərin çoxu Ge: Sb: Te faza diaqramı 6 üçlüyündə olan birləşmələrdir. Xüsusilə, GeTe 14, 15 və Sb 2 Te3 16 qarışığı ilə əmələ gələn ərintilər yüksək fərqlənən fazalar, sabitlik, geri çevrilmə və ölçülə bilirlik 17 göstərir. Nano quruluşlar tək kristal analoqlarına nisbətən PCM -lərin fiziki xüsusiyyətlərinə müsbət təsir göstərir. Bu çərçivədə nanölçülü GeTe və Sb2Te3 vahidlərinin alternativ olaraq 18, 19, 20, 21 otaq temperaturunda yerləşdirildiyi "üst təbəqəyə bənzər" xalkogenidlər hazırlanmışdır. Polikristal və amorf bir faz arasında keçid etdikləri və daha aşağı bir güc həddi və daha sürətli keçid müddəti ilə işlədikləri göstərilmişdir. Həqiqətən də, bu cür yığma eyni əmilmiş güc 18, 19, 20, 21 üçün daha yüksək temperatur artımını təmin edən termal konveksiyanın azalması ilə nəticələnə bilər. Son zamanlarda çöküntü temperaturunu (~ 250 ° C) artıraraq və GeTe substrat qalınlığını (1 nm -ə qədər) azaldaraq, interfeyslərarası PCM -lər (iPCMs) 22 dizayn edilmişdir. Bu xüsusi quruluş üçün əldə edilən təkmilləşdirmələr, təmiz kütləvi ərimənin qarşısını alan, zərif atom dəyişdirmə prosesi modeli ilə izah olunur. Əsas fikir, 1 nm -də yalnız iki GeTe bağlayıcısının (BL) mövcud olması və aktiv olanlar olmasıdır. Nəticədə, hərəkəti bir ölçüyə məhdudlaşdıran yerli Ge atom bağında bir dəyişiklik meydana gəlir. İPCM -lərin iki geri çevrilən mərhələsinin hər ikisinin də kristal olduğu iddia edilir. Buna görə, entropiya dəyişikliyinin klassik pozğunluq keçidinə nisbətən azalacağı gözlənilir. Buna görə də, GeTe substratının əsas faza dəyişikliyinin mikroskopik xüsusiyyətlərinin təsvirində həlledici rol oynadığından və nominal 1 nm GeTe 3BLs 28, GeTe atomistik təbiətinə və Sb2Te3 ilə olan interfeysinə çox uyğun gəlir. Əsas və vacib məqam.

Hazırkı struktur iş, burada adlandırılan xalkologen superlattice (CSL) və yüksək toxumalı epitaksial [GeTe (1 nm)/Sb2Te3 (3 nm)] superlattice-in dərin atomistik detallarını qiymətləndirməklə bu çərçivəyə düşür. Yüksək temperaturda tamamilə kristallaşır. Struktur hesabatların əksəriyyəti Transmissiya Elektron Mikroskopiyası (TEM) və (qeyri-rezonanslı) rentgen difraksiya tədqiqatlarına əsaslanır. X-ray diffraction, onlarla nanometr üzərində iki korrelyasiya funksiyasını öyrənir. Bununla birlikdə, atom tənzimləməsi yalnız modelin simulyasiyalarının ölçülmüş məlumatlarla müqayisə edilməsindən əldə edilə bilər və atom tənzimləməsinin dəqiq tərifi üçün əhəmiyyətli çətinliklər yaradır. Əksinə, TEM yüksək qətnaməli struktur məlumatı verə bilir, lakin məhdud atom kontrastı və qətnaməsi ilə xarakterizə olunur (1 to-ə qədər). Bu çatışmazlıqlar EXAFS kimi tamamlayıcı texnikalar tələb edir. Əmici ilə arxa səpələnən arasında rentgen şüaları ilə həyəcanlanan yayılmış fotoelektronlar arasındakı əlaqəyə görə, EXAFS seçilmiş fotoaborber ətrafındakı lokal quruluşu qonşu atomların sayı N, absorberə bitişik atomlar arasındakı orta bağ uzunluğu baxımından araşdırır.

EXAFS elementə xas olan bir texnika olduğu üçün müstəqil olaraq bu sistemlərdə ilk ən yaxın qonşu və ən yaxın qonşu atom cütü haqqında məlumat əldə edə bilərik.

Növbəti hissələrdə GeTe və Sb2Te3 təbəqələri arasındakı interfeysdə Ge və Sb lokal atom mühiti haqqında məlumat verəcəyik. Yüksək qətnamə TEM və genişləndirilmiş Morlet Wavelet-Transform təhlili ilə dəstəklənən EXAFS, GeTe BL-lərin təcrid olunmadığını, ancaq xarici Sb təbəqələrinin Ge atomları ilə qarışdırıldığı 1 Sb2Te5 beş qatlı qat (QL) içərisində toplandığını ortaya qoyur.