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Mechanism of Solid State Transformations in Single Crystals of ZnxCd1−xS

1983; Wiley; Volume: 79; Issue: 1 Linguagem: Inglês

10.1002/pssa.2210790130

1521-396X

M. T. Sebastian, P. Krishna,

Advanced Semiconductor Detectors and Materials

The mechanism of solid state transformations in single crystals of ZnxCd1−x is investigated by annealing metastable 2H crystals at different temperatures, arresting the solid state transformation by quenching in cold water, and examining the structure of the intermediate state by X-ray diffraction. In the range x = 0.93 to 0.95, the 2H structure is found to transform to a disordered 6H structure at temperatures around 600 °C. This 6H structure does not transform further to the 3C structure on annealing at higher temperatures. It is observed that the mechanism of the 2H to 6H transformation in these crystals is very different from that proposed by Pandey, Lele, and Krishna for a similar transformation in Sic. A model of transformation involving the non-random insertion of stacking faulhs is developed using a fault probability α for random nucleation of the 6H phase and a fault probability β for the growth of the 6H nuclei. The diffraction effects calculeted from such a model for both, deformation faults and layer-displacement faults are compared with those recorded on a single crystal diffractometer using partially transformed crystals. It is concluded that the model of transformation by a non-random insertion of deformation faults with β ≫ α, closely approximates the actual mode of transformation in these crystals. Der Mechanismus von Festkorpertransformationen in ZnxCd1−x,S-Einkristallen wird durch Tem-perung von metastabilen 2H-Kristallen bei verschiedenen Temperaturen untersncht, wobei die Festkorperubergünge durch Abschrecken in kaltem Wasser fixiert und die Struktur des Zwischen-zustandes durch Rontgenbeugung analysiert wird. Im Bereich von x = 0,93 bis 0,95 wird gefunden, daß die 2H-Struktur sich in die fehlgeordnete 6H-Struktur bei Temperaturen um etwa 600 °C umwandelt. Diese 6H-Struktur andert sich nicht weiter zur 3C-Struktur nach Temperung bei hohe-ren Temperaturen. Es wird beobachtet, daB der Mechanismus des 2H → 6H-Übergangs in diesen Kristallen sich sehr stark von dem von Pandey, Lele und Krishna fur einen ahnlichen Übergang in Sic vorgeschlagenen Modell unterscheidet. Ein Modell des abergangs, das eine nichtstatistische Einfuhrung von Stapelfehlern einschließt, wird entwickelt, wobei eine Fehlerwahrscheinlichkeit β für statistische Keimbildung der 6H-Phase und eine Fehlerwahrscheinlichkeit β für das Wachsen der 6H-Keime benutzt wird. Beugungseffekte, die aus diesem Modell sowohl für Deformations-fehler als auch Fehler verlagerter Ebenen berechnet werden, werden mit denen mittels eines Ein-kristall-Diffraktometers an teilweise transformierten Kristallen aufgenommenen Fehlern vergli-chen. Es wird angenommen, daR das Modell der Transformation durch eine nichtstatistische Einführung von Deformationsfehlern mit β ≫ α sehr genau das tatsächliche Transformationsverhalten in diesen Kristallen approximiert.