Studia struktury Heuslerových slitin pomocí rentgenových metod

Petr Cejpek1, Václav Holý1, Jan Endres1, Oleg Heczko, Lukáš Horák1

1Katedra fyziky kondenzovaných látek, Matematicko-fyzikální fakulta UK, Ke Karlovu 5, 121 16 Praha 2
2Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i., Na Slovance 1999/2, 182 21 Praha 8
petr.cejpek@centrum.cz

Heuslerovy slitiny jsou v poslední době studovány pro svou škálu zajímavých vlastností – až už magnetických či elektronických. Tyto vlastnosti podstatně závisí na krystalové struktuře. Jako zástupci pro studium struktury byly zvoleny série vzorků Mn2Co1-xRhxSn a slitina Ni2MnGa.

První jmenovaná sloučenina byla studována pomocí práškové difrakce na čarách CoKα and CuKα a metodou EXAFS. Z práškové difrakce vyplývá, že struktura prochází tetragonální distorzí přibližně okolo x=0.3 obsahu Rh. V Heuslerových slitinách se může vyskytovat několik typů okupačního nepořádku (popsané například v [1]). Některé z nich se dají vyloučit díky absenci specifických difrakcí v práškovém záznamu. Nepořádek byl studován fitováním integrálních intenzit z práškových záznamů a fitování EXAFSových dat změřených na absorpční hraně CoK a MnK. EXAFS ukazuje, že uvažování okupačního nepořádku je nezbytné ke správnému zpracování dat. Fit bez nepořádku totiž vede k velké kontrakci mřížových parametrů, což není fyzikálně možné (prášková difrakce byla znovu změřena po EXAFSovém měření a mřížové parametry se nemění).

Druhý vzorek, Ni2MnGa, je členem slitin s tvarovou pamětí a jeho struktura může být dobře modifikována drobnými změnami v kompozici. Doposud byla struktura Ni2MnGa studována většinou práškovou difrakcí [2], naše studie naproti tomu probíhaly na monokrystalickém vzorku. Složení našeho vzorku bylo určeno pomocí EDX jako Ni50.1Mn28.4Ga21.5. Z měření vyplývá že základní struktura našeho vzorku je monoklinní, která se však nepříliš liší od tetragonální. Ví se [3], že Ni2MnGa může vytvářet dvojčatovou strukturu. Přítomnost dvojčatových domén byla potvrzena monokrystalickou difrakcí. Z výsledků vyplývá, že ve vzorku existuje modulovaná 10M struktura, protože se v záznamu objevila satelitní maxima, kterým jsme přiřadili neceločíselné indexy. Tato modulace může být popsána harmonickou vlnou, jejíž koeficienty jsme získali fitováním integrálních intenzit. Na vzorku byla rovněž změřena difrakce za vysokých teplot. Přechod do vysokoteplotní austenitické fáze vykazuje hysterezi – k přechodu došlo při 62°C při o hřevu a při 50°C při chlazení.

1.         T. Graf, et al., Simple rules for the understanding of Heusler compounds, Progress in Solid State Chemistry 39(1):1-50, 2011, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2011.02.001

2.         S.Singh et al., High-resolution synchrotron x-ray powder diffraction study of the incommensurate modulation in the martensite phase of Ni2MnGa, PRB 90(1):014109, 2014, DOI: 10.1103/PhysRevB.90.014109

3.         Ge Yanling, The Crystal and Magnetic Microstructure of Ni-Mn-Ga alloys, Doctoral thesis, Espoo, 2007