Electron diffraction study of the structures of NbS2 and order—disorder in Cu-intercalated NbS2

Abstract

Structures of NbS2 and Nb1.05S2 single crystals, as well as structures of CuxNbS2 (x = 0.07, 0.25, 0.33, 0.50, and 0.67) single crystals as a function of temperature were examined by electron diffraction. A trigonal symmetry was observed in diffraction patterns of Nb1.05S2 and attributed to the failure of Friedel's law, as a combination of NbS2 polytypes can be non-centrosymmetric. Over certain temperature ranges diffuse intensity rings, surrounding the main diffraction spots of Nb1.05S2 and CuxNbS2, were observed and attributed to the short-range-order of non-stoichiometric Nb or Cu. At lower temperatures Cu ions formed one or two superstructures due to electrostatis interactions between them. Models for these structures are described and the calculated intensities are in good agreement with the experimental observations. Strukturen von NbS2- und Nb1,05S2-Einkristallen, sowie die Strukturänderungen in CuxNbS2 (x = 0,07; 0,25; 0,33; 0,50 und 0,67)-Einkristallen als Funktion der Temperatur wurden mit Elektronenbeugung untersucht. Im Beugungsdiagramm von Nb1,05S2 wurde trigonale Symmetrie gefunden und der Verletzung des Friedelschen Gesetzes zugeschrieben, da eine Kombination von NbS2-Polytypen nicht-zentrosymmetrisch sein kann. Diffuse Intensitätsringe, die in bestimmten Temperaturbereichen die meisten Beugungsflecken von Nb1,05S2 und CuxNbS2 umgeben, wurden der Nahordnung des nicht-stöchiometrischen Nb oder Cu zugeschrieben. Bei tieferen Temperaturen bilden die Cu-Ionen eine oder zwei Superstrukturen, die auf Basis der elektrostatischen Wechselwirkung erklärt werden können. Modelle für diese Strukturen werden angegeben und die berechneten Intensitäten sind in guter übereinstimmung mit den experimentellen Beobachtungen.