Синтез і кристалічна структура двошарових скандатів BaLa₂₋ₓDyₓSc₂O₇

Abstract

Методами рентгенівської порошкової дифракції встановлені умови ізовалентного заміщення атомів La на атоми Dy в А-позиції двошарової перовськітоподібної структури BaLa₂Sc₂O₇ за типом BaLa₂₋ₓDyₓSc₂O₇: 0 ≤ x ≤ 1,0. Методом Рітвельда визначена тетрагональна (пр. група P42/mnm) кристалічна структура фаз BaLa₂₋ₓDyₓSc₂O₇ з x = 0,2, 0,4, 0,5, 0,6, 0,8 та 1,0. Основою кристалічної структури BaLa₂₋ₓDyₓSc₂O₇ є двовимірні (нескінченні в площині XY) перовськітоподібні блоки з двох шарів сполучених вершинами деформованих октаедрів ScO₆. Cуміжні блоки зміщені один відносно одного на півребра перовськітового куба і чергуються один з одним у напрямку осі Z. За результатами розрахунку сум валентності зв’язків атомів Ba, La і Dy в поліедрах BaО₉, BaО₁₂ та (La₂₋ₓDyₓ)O₉ і (La2–xDyx)O₁₂ встановлено упорядкований розподіл атомів Ba і РЗЕ у шаруватій перовськітоподібній структурі BaLa₂₋ₓDyₓSc₂O₇. Атоми Ва локалізовані лише в позиції 4f всередині перовськітоподібного блока, а атоми РЗЕ — лише в позиції 8j на межі блоків. Сусідні перовськітоподібні блоки розділені шаром поліедрів (La,Dy)О₉ та утримуюься разом міжблоковими зв’язками —O—(La,Dy)—O—. Встановлено, що ізовалентне заміщення атомів La на атоми Dy спричиняє зменшення довжини міжблокової відстані (La,Dy)—O2, збільшення ступеня деформації міжблокових поліедрів (La,Dy)О₉ і зменшення ступеня деформації октаедрів ScO₆.

The conditions of isovalent substitution of La atoms for Dy atoms in A-positions of the BaLa₂Sc₂O₇ two-slab perovskite-like structure of the BaLa₂₋ₓDyₓSc₂O₇ type (0 ≤ x ≤ 1.0) have determined by X-ray powder diffraction methods. Tetragonal crystal structure (space group P42/mnm) of the BaLa₂₋ₓDyₓSc₂O₇ phases with x equal to 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8 and 1.0 was determined by the Rietveld method. Crystal structure of BaLa₂₋ₓDyₓSc₂O₇ is based on the two-dimensional (infinite in the XY plane) perovskite-like blocks, consisting of two slabs of the deformed ScO6 octahedra connected by vertices. Adjacent blocks are shifted in relation to each other by half an edge of the perovskite cube and are alternated with one another in the direction of Z axis. The calculation of the valence bond sums of the Ba, La, and Dy atoms in the BaО₉, BaО₁₂, (La₂₋ₓDyₓ)O₉ and (La2–xDyx)O₁₂ polyhedra showed an ordered distribution of the Ba and REE atoms in the slab perovskite-like structure of BaLa₂₋ₓDyₓSc₂O₇. Ba atoms are localized only at 4f position inside the perovskite block, while REE atoms are placed only at 8j position at the boundary of the perovskite block. The adjacent perovskite-like blocks are separated by a slab of (La,Dy)О₉ polyhedra and held together by —O—(La,Dy)— O— interblock bonds. It is established that the isovalent substitution of La atoms by Dy atoms leads to decrease the length of the (La,Dy)—O2 interblock distance, increase the degree of deformation of the interblocks (La,Dy)О₉ polyhedra and to decrease the degree of the ScO₆ octahedra deformation.