Strukturní změny v intermetalických sloučeninách (Ce,La)Pd₂(Al,Ga)₂

Petr Doležal, Milan Klicpera, Dominik Kriegner, Zdeněk Matěj, Jiří Prchal,
Pavel Javorský

Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakulta, Ke Karlovu 5, 121 16 Praha 2

(Ce,La)Pd₂Al_(1-x)Ga_x sloučeniny patří do široké skupiny intermetalických sloučenin RT₂X₂ (R – je prvek vzácných zemin, T – transitivní kov a X – p-prvek). Tyto sloučeniny obvykle krystalizují v jednom z následujících strukturních typů: ThCr₂Si₂ (I4/mmm 139) a CaBe₂Ge₂ (P4/nmm 129). Sloučeniny ze studovaná série (Ce,La)Pd₂Al_(1-x)Ga_x krystalizují za pokojové teploty ve druhém zmíněném typu a v nízkých teplotách prochází strukturní transformací do struktury s nižší krystalovou symetrií. V případě (Ce,La)Pd₂Al₂ rodičovských sloučenin se jedná o strukturu popsanou v rámci ortorombické prostorové grupy Cmme (67) [1], ale v případě druhého konce série (Ce,La)Pd₂Ga₂ je v literatuře zmiňována triklinická mřížka [2].

Prezentovaná studie se zaměřuje na výzkum strukturní transformace v celé sérii (Ce,La)Pd₂Al_(1-x)Ga_x sloučenin pomocí rentgenové práškové difrakce za nízkých teplot a následně na konstrukci strukturního fázového diagramu. (Ce,La)Pd₂Al_(2-x)Ga_x sloučeniny patří do široké skupiny intermetalických sloučenin RT₂X₂ (R – je prvek vzácných zemin, T – transitivní kov a X – p-prvek). Tyto sloučeniny obvykle krystalizují v jednom z následujících strukturních typů: ThCr₂Si₂ (I4/mmm 139) a CaBe₂Ge₂ (P4/nmm 129). Sloučeniny ze studovaná série (Ce,La)Pd₂Al_(2-x)Ga_x krystalizují za pokojové teploty ve druhém zmíněném typu a v nízkých teplotách prochází strukturní transformací do struktury s nižší krystalovou symetrií. V případě (Ce,La)Pd₂Al₂ rodičovských sloučenin se jedná o strukturu popsanou v rámci ortorombické prostorové grupy Cmme (67) [1], ale v případě druhého konce série (Ce,La)Pd₂Ga₂ je v literatuře zmiňována triklinická mřížka [2].

Prezentovaná studie se zaměřuje na výzkum strukturní transformace v celé sérii (Ce,La)Pd₂Al_(2-x)Ga_x sloučenin pomocí rentgenové práškové difrakce za nízkých teplot a následně na konstrukci strukturního fázového diagramu. Porovnáním triklinické mřížky sloučenin (Ce,La)Pd₂Ga₂ a ortorombické struktury sloučenin (Ce,La)Pd₂Al₂ bylo zjištěno, že místo triklinické mřížky je možné použít k popisu (nízkoteplotní struktury sloučenin (Ce,La)Pd₂Ga₂) symetričtější grupu Cmme jako v případě opačného konce série.

Nízkoteplotní struktury rodičovských sloučenin jsou, co se symetrie týče, totožné. Podstatně se ale liší velikostí distorze při přechodu a průběhem přechodu, což je ilustrováno na obrázku 1. Odlišnost nízkoteplotních struktur je také patrná při substituci. Během substituce Al pomocí Ga dochází ke snižování teploty přechodu a velikosti distorze. Následně pak od určité koncentrace Ga dochází ke skokovému zvětšení distorze, jež velikostně odpovídá sloučeninám (Ce,La)Pd₂Ga₂. Dalším zvyšováním koncentrace Ga dochází k opětovnému růstu teploty strukturního přechodu a dalšímu zvětšování distorze. Toto chování je ilustrováno na obrázku 2 pro případ La-série.  

Obrázek 1: Teplotní závislost difrakce 220. a) Sloučenina LaPd₂Al₂. b) Sloučenina LaPd₂Ga₂. c) Sloučenina CePd₂Al₂. d) Sloučenina CePd₂Ga₂.

Obrázek 2: Fázový digram sloučenin LaPd₂Al_2-xGa_x

[1] L.C. Chapon, E.A. Goremychkin, et al., Physica B 378-380, 819 (2006).

[2] J. Kitagawa, M. Ishikawa, Journal of the Physical Society of Japan, 2380-2383, 68 (1999).