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X-ray diffraction study of the 2H to 3C solid state transformation in vapour grown single crystals of ZnS

1982; Wiley; Volume: 71; Issue: 2 Linguagem: Inglês

10.1002/pssa.2210710241

1521-396X

M. T. Sebastian, Dhananjai Pandey, P. Krishna,

Chalcogenide Semiconductor Thin Films

An X-ray diffraction study is made of the 2H → 3C solid-state structural transformation in ZnS. Single crystals of 2H ZnS (wurtzite), grown from the vapour phase above 1100 °C in the presence of H2S2, are annealed in vacuum at different temperatures ranging from 300 to 650 °C. The transformation is found to commence with a statistical insertion of stacking faults as revealed by the intensification of the diffuse streaks along reciprocal lattice rows parallel to c*. Diffraction spots characteristic of the 3C structure appear on the streaks at a later stage and the end product is invariably a disordered, twinned 3C structure. The rate of transformation is found to depend on the annealing temperature as well as the perfection of the initial crystal. No change in the external shape of the crystals is observed. To determine the nature of stacking faults involved in the transformation the broadening of the X-ray diffraction maxima are investigated produced by annealing 2H ZnS crystals. The point intensity distribution along the 10.L reciprocal lattice row of a slightly faulted 2H crystal is recorded on a four-circle single-crystal diffractometer in steps of ΔL = 0.01. It is found that the half widths of the L even and L odd reflections are equal, indicating that the stacking faults introduced during annealing are predominantly deformation faults. The observed and calculated intensity profiles of different individual reflections are found to be in good agreement. A slight discrepancy observed is attributed to the non-random insertion of stacking faults during transformation. Es werden Böntgenbeugungsuntersuchungen an den 2H-3C-Festkörper-Strukturübergängen in ZnS durchgeführt. 2H-ZnS (Wurtzit)-Einkristalle, aus der Dampfphase oberhalb 1100 °C in H2S- Atmosphäre gezüchtet, werden im Vakuum bei verschiedenen Temperaturen im Bereich von 300 bis 650 °C getempert. Es wird gefunden, daß der übergang mit dem statistischen Einsetzen von Stapelfehlern übereinstimmt, wie aus der Vermehrung der diffusen Streifen längs der Reihen parallel zu c* im reziproken Gitter gefunden wird. Für die 3C-Struktur charakteristische Beugungs punkte erscheinen auf den Streuen in einem späteren Zustand, und das Endprodukt ist invariabel eine fehlgeordnete verzwillingte 3C-Struktur. Die Transformationsrate hängt sowohl von der Temperungstemperatur als auch von der Perfektion des Ausgangskristalls ab. In der äußeren Form des Kristalls wird keine änderung beobachtet. Um die Art der bei dem übergang beteiligten Stapelfehler zu bestimmen, wird die Verbreiterung der Röntgenbeugungsmaxima infolge der Temperung der 2H-ZnS-Kristalle untersucht. Die Punktintensitätsverteilung in Richtung der 10.L-Reihe des reziproken Gitters eines schwach fehlerhaften 2H-Kristalls wird mit einem Vier- Kreis-Einkristall-Diffraktometer in Stufen von ΔL = 0.01 aufgezeichnet. Es wird gefunden, daß die Halbwertsbreiten der geraden und ungeraden Reflexionen gleich sind, was darauf hinweist, daß die während der Temperung eingebrachten Stapelfehler überwiegend Deformationsstapelfehler sind. Die beobachteten und berechneten Intensitätsprofile von verschiedenen individuellen Reflexionen befinden sich in guter übereinstimmung. Eine leichte Diskrepanz, die beobachtet wird, wird der nichtstatistischen Einführung der Stapelfehler während der Transformation zugeordnet.