Polybromua CsMo4−x O12(x≍0.13): Cấu trúc tinh thể và độ dẫn điện phân cực ở nhiệt độ phòng của một loại đồng thau molybdenum kiềm mới

Journal of Materials Research - Tập 2 - Trang 82-90 - 2011
S. C. Abrahams, P. Marsh, L. F. Schneemeyer1, C. E. Rice1, S. E. Spengler
1AT&T Bell Laboratories, Murray Hill, USA

Tóm tắt

Bạc molybdenum cesium, CsMo4xO12, là một chất bán dẫn có độ phân cực cao mới được phát hiện, cho thấy cấu trúc tinh thể tinh thể trong hệ một nghiêng với nhóm không gian C2/m và bốn công thức trong ô đơn vị. Các hằng số mạng tại 295 K là a = 19.063(5), b = 5.5827(23), c = 12.1147(23) Å, và β = 118.94(2)°. Các cường độ tổng hợp của 13.529 phản xạ trong một hình cầu hoàn chỉnh của không gian nghịch đảo với bán kính (sin θ)/λ≤0.75 Å−1 đã được đo trên máy quang phổ CAD-4 với bức xạ MoKα, dẫn đến 12.553 phản xạ trên nền. Việc điều chỉnh và trung bình trong C2/m đã cho ra 1923 hệ số cấu trúc độc lập và quan trọng, với một yếu tố đồng thuận không phân trọng lượng nội bộ là 0.0288. Cấu trúc tinh thể được giải quyết từ hàm Patterson và chuỗi Fourier và tinh chỉnh theo phương pháp bình phương tối thiểu. Các nguyên tử Cs chiếm hai vị trí khác nhau; cả hai cũng như chín vị trí nguyên tử O độc lập đều được lấp đầy hoàn toàn, nhưng bốn vị trí nguyên tử Mo độc lập chứa các khuyết tật Schottky đáng kể, với x = 0.132(8) trong công thức hoá học. Tất cả các nguyên tử kim loại đều trải qua chuyển động phi điều hòa đáng kể. Yếu tố đồng thuận cuối cùng R = 0.0269. Hai nguyên tử Mo được phối trí tứ diện, trong khi hai nguyên tử còn lại được phối trí bát diện. Khoảng cách trung bình Mo–O tứ diện là 1.761 Å, trong khi khoảng cách bát diện là 1.950 Å. Các yếu tố liên kết chiều dài - sức mạnh liên kết cho thấy các ion Mo6+ (hầu như) hoàn toàn lấp đầy các vị trí tứ diện trong khi các vị trí bát diện thì (hầu như) được lấp đầy một nửa bởi ion Mo6+, một nửa bởi ion Mo5+, tạo ra sự cân bằng điện tích. Các tấm polyhedral vô hạn của các hình tứ diện và bát diện Mo–O chia sẻ góc được hình thành vuông góc với trục a, cách nhau bởi các dãy chỉ Cs+ thẳng. Độ dẫn điện trong chất đồng thau molybdenum kiềm này và các chất đồng thau bậc thấp khác có giá trị tối thiểu (10−1–10−2 Ω cm) theo hướng trong đó có các bát diện chia sẻ góc và tiếp xúc ngắn nhất giữa các cation được sắp xếp trong các chuỗi vô hạn. Độ dẫn điện vuông góc với các tấm polyhedral khoảng 2 bậc đại lượng lớn hơn, khoảng ∼ 10 Ω cm.

Từ khóa

#CsMo4−x O12 #đồng thau molybdenum kiềm #cấu trúc tinh thể #độ dẫn điện #vật liệu bán dẫn.

Tài liệu tham khảo

J. Dumas, C. Schlenker, J. Marcus, and R. Buder, Phys. Rev. Lett. 50, 757 (1983). R. M. Fleming, Synth. Met. 13, 241 (1986). C. Schlenker, J. Dumas, C. Escribe-Filippini, H. Guyot, J. Marcus, and G. Fourcaudot, Philos. Mag. B 52, 643 (1985). L. F. Schneemeyer, F. J. DiSalvo, R. M. Fleming, and J. V. Waszczak, J. Solid. State Chem. 54, 358 (1984). M. Greenblatt, W. C. McCarroll, R. Neifeld, M. Croft, and J. V. Waszczak, Solid. State Commun. 51, 671 (1984). R. Brusetti, B. K. Chakraverty, J. Devenyi, J. Dumas, J. Marcus, and C. Schlenker, Recent Developments in Condensed Matter Physics, edited by J. T. Devreese, L. F. Lemmens, V. E. Van Doren, and J. Van Royen (Plenum, New York, 1981), Vol. 2, p. 181. L. F. Schneemeyer, S. E. Spengler, F. J. DiSalvo, J. V. Waszczak, and C. E. Rice, J. Solid State Chem. 55, 158 (1984). K. L. Kelly and D. B. Judd, Natl. Bur. Stand. (U.S.) Circ. 553 (1965) (including supplement, Standard Sample No. 2106). Enraf–Nonius CAD-4 Operation Manual, Delft, 1982 (unpublished). International Tables for X-ray Crystallography, edited by J. A. Ibers and W. C. Hamilton (Kynoch, Birmingham, 1974), Vol. IV. S. C. Abrahams and P. Marsh, Acta Crystallogr. Sec. A (to be published). K. Weber, Acta Crystallogr. Sec. B 25, 1174 (1969). S. C. Abrahams, J. L. Bernstein, and E. T. Keve, J. Appl. Crystallogr. 4, 284 (1971). P. J. Becker and P. Coppens, Acta Crystallogr. Sec. A 30, 129 (1974); A 30, 148(1974). See AIP Document No. PAPS JMREE-02-82-13 for 3 pages of an-harmonic thermal coefficients for the six independent metal atoms and 9 pages of measured and calculated structure factors of CsMo4−xO12. Order by PAPS number and journal reference from American Institute of Physics, Physics Auxiliary Publications Service, 335 East 45th Street, New York, NY 10017. The price is $1.50 for each microfiche (98 pages) or $5.00 for a photocopy. Airmail additional. Make checks payable to the American Institute of Physics. Error values here and later in this paper given in parentheses correspond to the least significant digits in the function value. S. C. Abrahams, J. Appl. Crystallogr. 5, 143 (1972). W. R. Busing, K. O. Martin, and H. A. Levy, J. Appl. Crystallogr. 6, 309 (1973). C. Svensson, S. C. Abrahams, and J. L. Bernstein, J. Chem. Phys. 71, 5191 (1979). F. A. Schröder, Acta Crystallogr. Sec. B 31, 2294 (1975). G. W. Smith and J. A. Ibers, Acta Crystallogr. 19, 269 (1965). A. P. Young and C. M. Schwartz, Science 141, 348 (1963). S. C. Abrahams, J. Chem. Phys. 46, 2052 (1967). M. Ghedira, J. Chenavas, M. Marezio, and J. Marcus, J. Solid State Chem. 57, 300(1985). W. G. Mumme and J. A. Watts, J. Solid State Chem. 2, 16 (1970). R. D. Shannon, Acta Crystallogr. Sec. A 32, 751 (1976). J. Graham and A. D. Wadsley, Acta Crystallogr. 20, 93 (1966). N. C. Stephenson and A. D. Wadsley, Acta Crystallogr. 18, 241 (1965). G. H. Bouchard, J. Perlstein, and M. J. Sienko, Inorg. Chem. 6, 1682 (1967) . M. Ganne, A. Boumaza, M. Dion, and J. Dumas, Mater. Res. Bull. 20, 1297(1985). H. Vincent, M. Ghedira, J. Marcus, J. Mercier, and C. Schlenker, J. Solid State Chem. 47, 113 (1983). A. J. Schultz, H. Horiuchi, and H. B. Krause, Acta Crystallogr. Sec. C 42, 641 (1986). A. Wold, W. Kunnmann, R. J. Arnott, and A. Ferretti, Inorg. Chem. 3, 545 (1964). J. P. Pouget, S. Kagoshima, C. Schlenker, and J. Marcus, J. Phys. Lett. 4, L-113(1983). W. H. Zachariasen, J. Less-Common Metals 62, 1 (1978). C. S. Barrett, Acta Crystallogr. 9, 971 (1956). K. Meyerhoff and J. Ungelenk, Acta Crystallogr. 12, 32 (1959). R. Buder, J. Devenyi, J. Dumas, J. Marcus, J. Mercier, C. Schlenker, and H. Vincent, J. Phys. Lett. 43, L-59 (1982). M. H. Whangbo and L. F. Schneemeyer, Inorg. Chem. 25, 2424 (1986).