Кристалічна структура та температурна поведінка твердих розчинів у системах NdAlO3-RAlO3 та SmAlO3-RAlO3

Abstract

Методами рентгенофазового та рентгеноструктурного аналізу проведено дослідження фазової та структурної поведінки систем NdAlO3–RAlO3 та SmAlO3- RAlO3 (R = Eu, Gd, Tb, Dy, Ho) в широкому концентраційному та температурному діапазоні. Встановлено, що при кімнатній температурі в системах NdAlO3–RAlO3 утворюються два види твердих розчинів Nd1-xRxAlO3 з ромбоедричною та ромбічною структурою перовськиту, між якими існує область незмішуваності, в якій спостерігається співіснування двох перовськитних фаз. У системах SmAlO3-RAlO3 утворюються неперервні тверді розчини заміщення з ромбічно деформованою структурою перовськиту. Особливістю твердих розчинів Nd1-xRxAlO3 та Sm1-xRxAlO3 із ромбічною структурою є явище перетину параметрів елементарної комірки при певних концентраціях. Арбітражними методами термічного аналізу та іn situ високотемпературної порошкової дифракції синхротронного випромінювання в досліджуваних системах встановлено існування температурно-індукованих фазових переходів першого роду Pbnm↔R 3 c. На основі проведених досліджень побудовано діаграми стану систем NdAlO3-RAlO3 та SmAlO3-RAlO3. Phase and structural behaviour in the NdAlO3–RAlO3 and SmAlO3-RAlO3 (R = Eu, Gd, Tb, Dy, Ho) systems has been studied in a whole concentration range by X-ray diffraction method. Depending on x two kinds of solid solutions Nd1-xRxAlO3 with rhombohedral and orthorhombic perovskite structure are formed in NdAlO3–RAlO3 systems. A morphotropic phase transition between two perovskite-like structures occurs at certain composition, where the co-existence of both phases is observed. Continuous solid solutions Sm1-xRxAlO3 with orthorhombic structures exist at room temperature in SmAlO3-RAlO3 systems. Peculiarity of the Nd1-xRxAlO3 and Sm1-xRxAlO3 solid solutions with orthorhombic structure is lattice parameter crossover occurred at certain compositions. First-order structural phase transition Pbnm↔ R3 c has been detected in NdAlO3-RAlO3 and SmAlO3-RAlO3 systems both from in situ high-temperature X-ray synchrotron powder diffraction and differential thermal analysis. Based on the results obtained phase diagram of the pseudo-binary systems NdAlO3-RAlO3 and SmAlO3-RAlO3 has been constructed.