用时间分辨X射线衍射研究碲化锗纳米颗粒相变材料中的相变

碲化锗（GeTe）是一种相变材料，已知呈现四种不同结构相：室温下三种（一种非晶态及两种晶态，$\alpha$和$\gamma$）以及高温下一种（晶态$\beta$）。由于非晶态与晶态之间的转变导致材料性质（如折射率和电阻率）显著变化，GeTe已被研究作为光子学、热电、铁电和自旋电子学中的相变材料。因此，针对溅射制备的块体及薄膜GeTe，其温度依赖的相变已被研究。胶体合成纳米颗粒为制备非晶与晶态GeTe提供了更灵活的制备途径。已知这些纳米颗粒呈现尺寸依赖性质，例如亚10\,nm GeTe颗粒中非晶到$\alpha$的转变结晶温度升高的现象。$\alpha$到$\beta$的相变也预期随尺寸变化，但此效应尚未在GeTe中研究。本文中，我们报道了不同直径及不同合成方法的GeTe纳米颗粒的时间分辨X射线衍射。我们观察到210$^{\circ}$C至240$^{\circ}$C间的非易失性非晶到$\alpha$转变，以及370$^{\circ}$C至420$^{\circ}$C间的易失性$\alpha$到$\beta$转变。后者可逆且可重复。尽管转变温度相对于块体GeTe已知值有所偏移，基于纳米颗粒的样品仍呈现与溅射GeTe相同的结构相。因此，胶体GeTe在保持与块体GeTe相同一般相行为的同时，允许更灵活且易得的制备。故基于纳米颗粒的GeTe薄膜在如主动光子学等应用中展现巨大潜力。