利用共振 X 射线衍射理解 Cu 在 $\mathrm{Cu_{2x}Hg_{2-x}GeTe_4}$ 结构中的掺入
材料科学
2021-01-20 v1
摘要
基于 合金化合物（其中 0 x 1）中 Cu 溶解度程度控制载流子浓度的能力，使 成为热电领域一个有趣的研究案例。尽管 Cu 在此过程中显然起作用，但确切地 Cu 如何掺入 晶体结构以及这如何影响载流子浓度尚属未知。在本工作中，我们结合使用共振能量 X 射线衍射（REXD）实验和密度泛函理论（DFT）计算来阐明 Cu 掺入 结构的性质。跨越 边的 REXD 有助于表征 合金中 Cu 的掺入，并能够直接量化反位缺陷。我们发现 Cu 以 2:1 的比例替代 Hg，其中 Cu 湮灭一个空位并与一个 Hg 原子交换。DFT 计算证实了这一结果，并进一步揭示 Cu 的掺入优先发生在 z = 1/4 或 z = 3/4 平面之一，然后再填充另一平面。此外，由 REXD 量化的 反位缺陷数量被发现与实验测量的空穴浓度成正比，表明 缺陷是调谐 合金中载流子浓度的驱动力。此处揭示的晶体结构（或更具体地反位缺陷）与载流子浓度之间的联系可推广到类似的阳离子无序材料体系，并将通过缺陷工程助力改进热电及其他功能材料的开发。
引用
@article{arxiv.2010.04784,
title = {Understanding Cu Incorporation in the $\mathrm{Cu_{2x}Hg_{2-x}GeTe_4}$ Structure using Resonant X-ray Diffraction},
author = {Ben L. Levy-Wendt and Brenden R. Ortiz and Lìdia C. Gomes and Kevin H. Stone and Donata Passarello and Elif Ertekin and Eric S. Toberer and Michael F. Toney},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.04784},
year = {2021}
}