X-ray study of thermal expansion and phase transformation in β-In2S3

Abstract

A study of thermal expansion of β-In2S3 is made using X-ray powder diffraction technique over the temperature range 30 to 800°C. The tetragonal β-phase due to vacancy ordering in the basic spinel structure is retained up to a temperature of 750°C as revealed by the presence of specific tetragonal cell reflections (l ≠ 3n) such as 215, 314, 321 in the high temperature X-ray photographs. A first order reversible phase change β ⇌ γ is observed in the 750 to 800°C range. High temperature (800°C) Laue photographs show a 3-fold symmetry axis perpendicular to the (013) cleavage plane of β-In2S3, and the X-ray powder pattern of the γ-phase at 800°C is indexible on a hexagonal cell with lattice parameters a = 3.85 Å, c = 9.15 Å. The mode of phase change is considered in terms of corrugations mainly of the S atoms existing in the (013) plane of β-In2S3. The structure of the γ-phase is confirmed as trigonal, space group P3ml with a sequence of atoms (S–In–S–In–S), along the c-axis. On a étudié la dilatation thermique de β-In2S3 au moyen de la diffraction des rayons-X par la méthode de poudre dans la gamme de témperatures 30 à 800°C. La phase β tétrahédrique résultant de la dislocation des lacunes dans la structure spinelle fondamentale est retenue jusqu'à la température de 750°C comme le montre la présence de réflexcions spécifiques de la maille tétragonale (l ≠ 3n) telles que 215, 314, 321, dans les photographies par rayons-X à hautes températures. Un changement de phase reversible du premier ordre β ⇌ γ peut a été observé dans la gamme 750 à 800°C. Les diagrammes de Laue à température élevée (800°C) montrent une axe de symétrie ternaire perpendiculaire au plan de clivage (013) de β-In2S3 et le diagramme de fouche la phase γ à 800°C peut étre indexé sur une maille hexagonale ayant pour constantes du réseau a = 3,85 Å, c = 9,15 Å. Le mode de changement de phase β ⇌ γ a été étudié par rapport aux ondulations, particulierement celles des atomes de soufre qui existent sur les plans (013) de β-In2S3. Il a été établi que la structure de la phase γ est trigonale, groupe spatial P3ml avec la succession d'atomes, (S–In–S–In–S), le long de l'axe c.