準安定亜鉛ジルコニウム窒化物の合成における無秩序の役割【JST・京大機械翻訳】

Woods-Robinson Rachel; Stevanovic Vladan; Lany Stephan; Heinselman Karen N.; Horton Matthew K.; Persson Kristin A.; Zakutayev Andriy

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202218804479023 整理番号：21P0070469

準安定亜鉛ジルコニウム窒化物の合成における無秩序の役割【JST・京大機械翻訳】

The role of disorder in the synthesis of metastable zinc zirconium nitrides

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発行年： 2020年12月22日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年03月11日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

材料科学において,密度汎関数理論によって予測された基底状態結晶構造は,合成するための最も容易な多形であるとしばしば仮定される。多くの可能な準安定多形を有する三元窒化物材料は,熱力学的安定性と多形合成可能性にどのような影響を与えるかを研究するために,豊富な材料空間を提供する。例えば,ZnZrN_2は,零Kelvinで理論的に予測され,異常な層状「ウルツ鉱型」基底状態結晶構造を持つが,この構造が実際の合成条件下で実験的に実現できるかどうかは不明である。ここで,著者らは,数百のZn_xZr_1-xN_y薄膜試料を合成するために,組合せスパッタリングを用いて,予測 w塩構造よりむしろ準安定岩塩由来または窒化ホウ素由来構造を見出した。統計的多形サンプラ法を用いて,岩塩はゼロKelvinで最小安定多形であるが,このスパッタ蒸着法を用いて達成されたものと類似の高有効温度で最も安定な多形となり,その結果,実験結果を確認した。付加的計算は, w塩多形のこの不安定化が立体配置的エントロピーとエンタルピー効果に起因し,振動寄与が無視できることを示した。特に,岩塩と窒化ホウ素由来の構造は, cation塩構造よりもカチオン交差置換とオフ化学量論に対する高い耐性のため,無秩序の存在下で最も安定した多形になる。競合する多形の合成における無秩序耐性の役割の理解は,合成可能な結晶構造とそれらの達成可能な材料特性のより正確な予測を可能にする。【JST・京大機械翻訳】

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