当前位置：
X-MOL 学术
›
Chem. Mater.
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Pressure-Induced Changes in the Crystal Structure and Electrical Conductivity of GeV4S8
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2024-03-21 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.3c02488
Yuejian Wang 1 , Zhiwei Shen 2 , Dongzhou Zhang 3 , Lin Wang 2 , Vladimir Tsurkan 4, 5 , Lilian Prodan 4, 5 , Alois Loidl 4 , Bishal B Dumre 6 , Sanjay V Khare 6
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2024-03-21 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.3c02488
Yuejian Wang 1 , Zhiwei Shen 2 , Dongzhou Zhang 3 , Lin Wang 2 , Vladimir Tsurkan 4, 5 , Lilian Prodan 4, 5 , Alois Loidl 4 , Bishal B Dumre 6 , Sanjay V Khare 6
Affiliation
|
Lacunar spinels, represented by AM4X8 compounds (A = Ga or Ge; M = V, Mo, Nb, or Ta; X = S or Se), form a unique group of ternary chalcogenide compounds. Among them, GeV4S8 has garnered significant attention due to its distinctive electrical and magnetic properties. While previous research efforts have primarily focused on studying how this material behaves under cooling conditions, pressure is another factor that determines the state and characteristics of solid matter. In this study, we employed a diamond anvil cell in conjunction with high-energy synchrotron X-ray diffraction, Raman spectroscopy, four-point probes, and theoretical computation to thoroughly investigate this material. We found that the structural transformation from cubic to orthorhombic was initiated at 34 GPa and completed at 54 GPa. Through data fitting of volume vs pressure, we determined the bulk moduli to be 105 ± 4 GPa for the cubic phase and 111 ± 12 GPa for the orthorhombic phase. Concurrently, electrical resistance measurements indicated a semiconductor-to-nonmetallic conductor transition at ∼15 GPa. Moreover, we experimentally assessed the band gaps at different pressures to validate the occurrence of the electrical phase transition. We infer that the electrical phase transition correlates with the valence electrons in the V4 cluster rather than the crystal structure transformation. Furthermore, the computational results, electronic density of states, and band structure verified the experimental observation and facilitated the understanding of the mechanism governing the electrical phase transition in GeV4S8.
中文翻译：
压力引起的 GeV4S8 晶体结构和电导率变化
以 AM 4 X 8化合物（A = Ga 或 Ge；M = V、Mo、Nb 或 Ta；X = S 或 Se）为代表的空穴尖晶石形成一组独特的三元硫属化物化合物。其中，GeV 4 S 8因其独特的电学和磁学特性而受到广泛关注。虽然之前的研究工作主要集中在研究这种材料在冷却条件下的行为，但压力是决定固体物质状态和特性的另一个因素。在这项研究中，我们采用金刚石砧室结合高能同步加速器 X 射线衍射、拉曼光谱、四点探针和理论计算来彻底研究这种材料。我们发现，从立方晶系到斜方晶系的结构转变在 34 GPa 时开始，并在 54 GPa 时完成。通过体积与压力的数据拟合，我们确定立方相的体积模量为 105 ± 4 GPa，斜方相的体积模量为 111 ± 12 GPa。同时，电阻测量表明在〜15 GPa 时半导体到非金属导体的转变。此外，我们通过实验评估了不同压力下的带隙，以验证电相变的发生。我们推断电相变与 V 4簇中的价电子相关，而不是与晶体结构转变相关。此外，计算结果、电子态密度和能带结构验证了实验观察，并促进了对GeV 4 S 8电相变控制机制的理解。
更新日期：2024-03-21
中文翻译：
压力引起的 GeV4S8 晶体结构和电导率变化
以 AM 4 X 8化合物（A = Ga 或 Ge；M = V、Mo、Nb 或 Ta；X = S 或 Se）为代表的空穴尖晶石形成一组独特的三元硫属化物化合物。其中，GeV 4 S 8因其独特的电学和磁学特性而受到广泛关注。虽然之前的研究工作主要集中在研究这种材料在冷却条件下的行为，但压力是决定固体物质状态和特性的另一个因素。在这项研究中，我们采用金刚石砧室结合高能同步加速器 X 射线衍射、拉曼光谱、四点探针和理论计算来彻底研究这种材料。我们发现，从立方晶系到斜方晶系的结构转变在 34 GPa 时开始，并在 54 GPa 时完成。通过体积与压力的数据拟合，我们确定立方相的体积模量为 105 ± 4 GPa，斜方相的体积模量为 111 ± 12 GPa。同时，电阻测量表明在〜15 GPa 时半导体到非金属导体的转变。此外，我们通过实验评估了不同压力下的带隙，以验证电相变的发生。我们推断电相变与 V 4簇中的价电子相关，而不是与晶体结构转变相关。此外，计算结果、电子态密度和能带结构验证了实验观察，并促进了对GeV 4 S 8电相变控制机制的理解。
京公网安备 11010802027423号