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Structure of levitated Si-Ge melts studied by high-energy x-ray diffraction in combination with reverse Monte Carlo simulations

Pozdnyakova, I. und Roik, Oleksandr und Drewitt, James W. E. und Bytchkov, A. und Kargl, Florian und Jahn, S. und Brassamin, Severine und Hennet, L (2021) Structure of levitated Si-Ge melts studied by high-energy x-ray diffraction in combination with reverse Monte Carlo simulations. Journal of Physics - Condensed Matter, 33 (24), Seite 244002. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.1088/1361-648X/abf593. ISSN 0953-8984.

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Offizielle URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-648X/abf593

Kurzfassung

The short-range order in liquid Si, Ge and binary Six-Ge1-x alloys (x = 0.25, 0.50, 0.75) was studied by x-ray diffraction and reverse Monte Carlo simulations. Experiments were performed in the normal and supercooled liquid states by using the containerless technique of aerodynamic levitation with CO2 laser heating, enabling deeper supercooling of liquid Si and Si-Ge alloys than previously reported. The local atomic structure of liquid Si and Ge resembles the beta-tin structure. The first coordination numbers of about 6 for all compositions are found to be independent of temperature indicating the supercooled liquids studied retain this high-density liquid (HDL) structure. However, there is evidence of developing local tetrahedral ordering, as manifested by a shoulder on the right side of the first peak in S(Q) which becomes more prominent with increasing supercooling. This result is potentially indicative of a continuous transition from the stable HDL beta-tin (high pressure) phase, towards a metastable low-density liquid phase, reminiscent of the diamond (ambient pressure) structure.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143208/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Structure of levitated Si-Ge melts studied by high-energy x-ray diffraction in combination with reverse Monte Carlo simulations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iD
Pozdnyakova, I.CNRS-Conditions Extremes et Materiaux, Frankreich
Roik, OleksandrNational Taras Shevchenko University of Kyivhttps://orcid.org/0000-0001-9705-1100
Drewitt, James W. E.School of Physics, University of Bristolhttps://orcid.org/0000-0002-3510-4155
Bytchkov, A.ESRF, Grenoble, France
Kargl, FlorianInstitut für Materialphysik im Weltraum, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 51170 Köln, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-9902-0420
Jahn, S.Institute of Geology and Mineralogy, University of Colognehttps://orcid.org/0000-0002-2137-8833
Brassamin, SeverineCEMHTI-CNRS, Orleans, France
Hennet, LCEMHTI-CNRS, Orleans, Francehttps://orcid.org/0000-0002-2992-4800
Datum:14 Mai 2021
Erschienen in:Journal of Physics - Condensed Matter
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:33
DOI:10.1088/1361-648X/abf593
Seitenbereich:Seite 244002
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
ISSN:0953-8984
Status:veröffentlicht
Stichwörter:aerodynamic levitation, liquid semiconductors, synchrotron X-ray diffraction, liquid-liquid transition, Reverse Monte Carlo modelling
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Materialdesign und neue Materialien
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Wissenschaftliche Experimente
Hinterlegt von: Kargl, Dr Florian
Hinterlegt am:19 Jul 2021 10:02
Letzte Änderung:19 Jul 2021 10:02

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