Vacancy-Ordered Superstructures in Cu2Se

Abstract

The superionic Cu2Se is studied by means of electron diffraction and high resolution electron microscopy. It is found that in β-Cu2Se (room temperature phase), the ordering of Cu-atoms and vacancies, in the predominantly observed phase, occurs between eight Se layers. The superstructure is the result of the stacking of four double layer monoclinic blocks (existing in three types) along the [111]c direction. Evidence is found for the existence of a phase with ordering between four Se layers, as well for an incommensurate one. There are also strong indications that phases presenting an ordering of copper vacancies exist, leading to overall compositions Cu2−xSe. Heating above 140 °C, the f.c.c.-α-Cu2Se is obtained and after cooling down to liquid nitrogen temperature, the presence of a new phase (γ-Cu2Se) is detected. Der Superionenleiter Cu2Se wird mittels Elektronenbeugung und hochauflösender Elektronenmikro-skopie untersucht. Es wird gefunden, daß in β-Cu2Se (Raumtemperaturphase) die Ordnung der Cu-Atome und Leerstellen in der vorwiegend beobachteten Phase zwischen acht Selenschichten auftritt. Die Superstruktur ist das Ergebnis der Stapelung von vier monoklinen Doppelschichtblöcken (die in drei Typen existieren) in [111]c-Richtung. Hinweise auf die Existenz einer Phase mit Ordnung zwischen vier Se-Schichten sowie für eine inkommensurable Phase werden gefunden. Es gibt auch starke Anzeichen, daß Phasen existieren, die eine Ordnung von Kupferleerstellen zeigen und zu einer Gesamtzusammensetzung Cu2−xSe führen. Bei Aufheizen über 140 °C wird k.f.z.-α-Cu2Se erhalten und nach Abkühlung bis zur Temperatur des flüssigen Stickstoffs wird eine neue Phase (γ-Cu2Se) nachgewiesen.