层状范德华材料In2Se3在高压下的结构相变

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本文通过高压X射线衍射(XRD)、高压拉曼等高压技术研究了菱面R3m结构的α相(3R-α相),单斜C2/m结构的β’?相,六角P63mc结构的α相(2H-α相)等三个不同结构的In2Se3的高压结构性质以及相变特征。具体研究结果如下:(1)研究了3R-α相In2Se3在15?GPa以下的高压结构以及压力相变情况。高压拉曼光谱显示,在0.6?GPa左右,3R-α相相变为β’?相;在11.2?GPa时,Ag4模式的拉曼峰明显的往低频方向移动,并且Ag3与Bg2模式的拉曼峰靠近,在12.6?GPa时,Bg2模式和Ag3模式的拉曼峰无法明显的区分开,这意味着在11.2?GPa时存在一个相变。高压XRD实验发现,3R-α相从1.2?GPa开始到2.1?GPa逐渐转变为C2/m结构的β’?相,这与高压拉曼实验结果基本一致;11.2?GPa时,β’?相变到菱面R-3m结构的3R-β相,相变前后体积塌缩仅为0.44%,意味着这个相变可能为二阶相变过程。(2)研究了β’?相In2Se3在20?GPa以下的结构特征以及相变情况。高压XRD实验发现在11.5?GPa时,β’?相在23°附近劈裂的双峰合并为一个峰,这表明β’?相相变为3R-β相,相变时体积塌缩1.6%。单晶高压拉曼实验显示,在10.2?GPa时,206?cm-1附近的Ag4拉曼峰明显的往低频方向移动,表明β’?相相变到3R-β相的起始压力为10.2?GPa,在15.2?GPa时,Ag4拉曼峰往低频方向移动的同时,Ag3模式与Bg2模式拉曼峰融合,无法明显发的区分开,说明相变结束的压力为15.2?GPa。(3)研究了2H-α相的In2Se3的在15?GPa以下高压结构及相变特征。高压XRD实验显示,2H-α相在1.1?GPa时转变为β相(2H-β相),拟合结果表明,相变前后的2H-α相和2H-β相分别为六角P63mc结构和六角P63/mmc结构,相变时,体积塌缩6.4%。2H-α相的高压拉曼光谱显示,2H-α相在0.7?GPa左右相变为2H-β相;高压2H-β相在常压时的稳定性与在2H-β相上加的最大压力有关:当2H-β相上的最大压力为9?GPa时,卸压至常压,2H-β相又转变回到2H-α相,但是当2H-β相上的最大压力为15?GPa时,卸压至常压后2H-β相能够保持稳定。
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