PRACA DOKTORSKA Zale ność własności strukturalnych ...

Rozdział VI. DyskusjaW niniejszej pracy zostały zbadane właściwości strukturalne i elastyczne wybranych azotkówpierwiastków grupy III i IV. Wyznaczono również na podstawie zależności V(T) wartości temperaturyDebye'a. Zastosowanie jednakowego podejścia eksperymentalnego i obliczeniowego do siedmiubadanych związków pozwala na dokonanie interesujących porównań.Dyfraktometryczne badania temperaturowej zależności parametrów sieciowych wybranychazotków w wysokich i niskich temperaturach pozwoliły na wyznaczenie objętości komórkielementarnej azotków pierwiastków grupy III krystalizujących o strukturze heksagonalnej typuwurcytu (P6 3 mc) w funkcji temperatury. Zależność względnej objętości komórki tych materiałów odtemperatury pokazano na rysunku VI.1, a wynikająca z niej rozszerzalność termiczna jestprzedstawiona na rysunku VI.2.Porównanie krzywych V/V o dla azotków galu, indu z tej pracy i aluminium (dane dla AlN napodst. ref. [1]) pokazuje, że wzrost objętości komórki elementarnej z temperaturą jest najwolniejszydla AlN, a najszybszy dla InN. Podobny wniosek wynika z porównania danych o rozszerzalnościtermicznej azotków pierwiastków grupy III (dane innych autorów): rozszerzalność rośnie w sekwencjiBN [2], AlN [3], GaN i InN. Taka tendencja jest zgodna z oczekiwaniem, ponieważ wiadomo jest, żenajsilniejsze wiązanie wśród wurcytowych związków ma BN (energia wiązania –16.3 eV) [4], ikolejno AlN (-13.536 eV), GaN (-10.999 eV) i InN (-9.249 eV) [5]. Na podstawie zależności stosunkuosiowego od temperatury (który w przypadku wurcytowych azotków metali grupy III maleje zewzrostem temperatury) można wnioskować o anizotropii rozszerzalności termicznej dla tychzwiązków. Z tej obserwacji wynika, że rozszerzalność termiczna wzdłuż osi c jest mniejsza niż wpozostałych. Wcześniej stwierdzono taką różnicę dla tych związków w ograniczonych zakresachtemperatur [6]. Zbadane zależności pozycji u (współrzędna z atomu azotu) wykazuje tendencji rosnącądla InN, a dla GaN - tendencje do zachowania stałej wartości.W tabeli VI.1 zebrano wartości rozszerzalności termicznej w temperaturze 298 K i temperaturyDebye'a dla azotków grupy III o strukturze wurcytu. Wartości temperatury Debye'a Θ D obliczone wniniejszej pracy dla azotków galu i indu są porównane z wybranymi danymi literaturowymi [2], [7] dlapozostałych azotków z tej grupy: Θ D rośnie w kolejności InN, GaN, AlN, BN, co koreluje z faktem, żerozszerzalność termiczna ma sekwencji w odwrotnej kolejności.Podczas badań w wysokiej temperaturze dla azotku indu, zamkniętego w kapilarze w atmosferzeargonu, zaobserwowano jego rozkład który zaczął się przy temperaturze około 900 K. Od temperatury920 K (którą uznajemy za temperaturę dysocjacji w zastosowanych warunkach otoczenia) zawartośćInN w preparacie zmniejszała się gwałtownie – rozkład całkowity zaobserwowano w 975 K. Wynikten jest zbliżony do niektórych wyników analizy rozkładu InN otrzymanych w podobnych i niecoinnych warunkach eksperymentalnych (ciśnienie, rodzaj atmosfery) [8].W niniejszej pracy eksperymentalnie określono równanie stanu dla azotku indu w zakresieciśnieniowym od 0.1 MPa do 5 GPa. Zależność zmian V(P) dla InN została dopasowana modelemBircha-Murnaghana, na podstawie wyników dopasowania określono moduł ściśliwości B 0 azotkuindu. Wartość B 0 dla InN wynosi 136.9 (1.1) GPa, i jest najmniejsza wśród azotków tej grupy (tabelaVI.2). Porównanie eksperymentalnych i teoretycznych wyników literaturowych wskazuje na to, żenajwiększy moduł ściśliwości ma azotek boru, a za nim po kolei idą AlN, GaN, i InN. Tendencjawzrostu modułu ściśliwości koreluje z tendencjami obserwowanymi w przypadku rozszerzalnościtermicznej tych materiałów.85