Структура твердых фаз SiH₄

Abstract

Проведены рентгеновские исследования поликристаллических образцов моносилана SiH₄ в области существования низкотемпературной и высокотемпературной фаз с использованием фото- и дифрактометрического методов. Установлено, что элементарные ячейки обеих фаз имеют моноклинную симметрию. Фазовый переход низкотемпературной фазы в высокотемпературную фазу сопровождается заметным скачком объема ∆ V /V= 1,9% и изменением числа молекул в ячейке от 4 до 32. Элементарная ячейка в низкотемпературной фазе (при T = 6 К) имеет параметры α = (8,198± 0,002) Å , b= (4,601± 0,001) Å , c = ( 7,364±0,002) Å , β = (90,32± 0,08)°, объем V = 41,85см³ /моль и плотность (0,78± 0,05) г/см³. Высокотемпературная фаза существенно ориентационно разупорядочена, содержит Z = 32 молекулы в ячейке и имеет параметры a= (13,660± 0,003)Å , b = (12,767± 0,003)Å , c =(13,333± 0,003)Å , β = ( 93,66± 0,06) °, объем V = 43, 67см³ /моль и плотность 0,735 г/см³ при T = 65 К. Проведено сравнение структурных и ряда физических характеристик силана с соответствующими свойствами других кристаллов, образованных тетраэдрическими молекулами.Проведено рентгенівські дослідження полікристалічних зразків моносилану SiH₄ в області існування низькотемпературної та високотемпературної фаз з використанням фото- та дифрактометричних методів. Встановлено, що елементарні комірки обох фаз мають моноклінну симетрію. Фазовий перехід з низькотемпературної до високотемпературної фази супроводжується значним стрибком об’є- му ∆ V/V = 1,9% та зміною кількості молекул в комірці з 4 на 32. Елементарна комірка в низькотемпературн ій фазі (при T = 6 К) має параметри α = (8,198± 0,002) Å , b= (4,601± 0,001) Å , c = ( 7,364±0,002) Å , β = (90,32± 0,08)°, об’єм V = 41,85 cм ³/моль та густину (0,78 ± 0,05) г/см ³. Високотемпературна фаза є істотно орієнтаційно розупорядкованою та має 32 молекули в комірці з параметрами а = (13,660 ± ± 0,003)Å , b = (12,767 ± 0,003)Å , c = (13,333 ± 0,003)Å , β = (93,66 ± 0,06)°, об’єм V = 43,67 cм ³/моль та щільність 0,735 г/см ³ при T = 65 К. Проведено порівняння структурних та ряду фізичних характеристик силану з відповідними властивостями інших кристалів, які утворені тетраедричними молекулами.The powder x-ray studies of polycrystalline monosilane SiH₄ samples have been carried out in the domain of existence of low and high-temperaure phases, using the photographic and diffractometric methods. It is established that the elementary cells of both phases have a monoclinic symmetry. The low-to-high-temperature phase transition is accompanied by an appreciable volume jump of ∆ V /V= 1,9% and a change in the number of molecules in the elementary cell from 4 to 32. The elementary cell in the low-temperature phase (at T 6 K) has the following parameters: α = (8,198± 0,002) Å , b= (4,601± 0,001) Å , c = ( 7,364±0,002) Å , β = (90,32± 0,08)°, molar volume V = 41.85 cm³/mol, density (0.78 ± 0.05) g/cm³. The high-temperature phase, which is considerably orientationally disordered, has the following lattice parameters (at T = 65 К): a= (13,660± 0,003)Å , b = (12,767± 0,003)Å , c =(13,333± 0,003)Å , β = ( 93, 66± 0,06) °, molar volume V =43.67 cm / mol³ , density 0.735 g/cm³. The structural and some other physical characteristics of silane are compared with those of other crystals made up of tetrahedral molecules.