Соинтеркалация Дихалькогенидов Титана Переходными Металлами И Медью

Abstract

Изучены соинтеркалатные материалы, получаемые при внедрении меди в решетку TiSe 2 , предварительно интеркалированную переходными металлами M = Mn, Fe, Co, Ni. Анализ состояния соинтеркалированных систем при 950• C показывает, что медь восстанавливает Mn и Fe, однако не способна восстановить Co и Ni. Для объяснения результатов сравниваются величины энергии связи гибридных состояний M3d/Ti3d.Эксперимент выполнен с использованием оборудования Центров коллективного пользования " Урал-М" в ИМЕТ УрО РАН и "Современные нанотехнологии" в УрФУ.Работа выполнена в рамках государственного задания ФАНО РФ (тема " Спин", № 01201463330), ком-плексной программы УрО РАН (проект № 15-9-2-30), государственного задания Министерства образования и науки РФ (UID RFMEFI59414X0011) и РФФИ (грант № 4-03-00274). ВведениеИнтеркалация слоистых дихалькогенидов титана поз-воляет создавать материалы с новыми физическими свойствами и упорядочениями интеркаланта [1,2]. На-пример, интеркалация железом и хромом позволяет формировать сложные магнитные структуры -длин-нопериодические несоразмерные магнитные подрешет-ки и метамагнитные материалы [3,4]. Интеркалация хромом обеспечивает полную спиновую поляризацию состояний на уровне Ферми [5]. Разнообразие свойств может быть усилено при одновременной интеркала-ции разных металлов [6,7]. Этот подход ограничен в области высоких концентраций примеси, когда один из интеркалантов вытесняется другим, чье присутствие в решетке-матрице наиболее выгодно термодинамиче-ски [8]. Информация о пределах устойчивости и ме-ханизме распада интеркалированных двумя разными металлами дихалькогенидов титана позволит вести на-правленный синтез новых магнитных материалов, со-здавать композитные материалы, состоящие из вклю-чений металлов или их халькогенидов в межслоевом пространстве решетки-матрицы. Для этого необходимо выяснить, как особенности химической связи интерка-лантов с решеткой-матрицей влияют на границу суще-ствования однородного состояния интеркалированного двумя металлами соединения. В настоящей работе ис-следовано изотемпературное сечение диаграммы равно-весия систем Cu−M 0.25 TiSe 2 , где M = Mn, Fe, Co, Ni. Известно, что при интеркалации переходные металлы занимают октаэдрически координированную селеном по-зицию [4,8,9], формируя связи M−Ti−M в направлении нормали к слоям решетки-матрицы (рис. 1). Изменяя тип металла в ряду Mn−Fe−Co−Ni и соответственно параметры химической связи интеркалированного пе-реходного металла, планировали исследовать область равновесия соинтеркалированного состояния, когда вто-рой внедренный металл -медь. Медь выбрана потому, Рис. 1. Схематическое изображение элементарной ячейки TiSe 2 , неподписанные атомы соответствуют интеркалированно-му переходному металлу. 138