Efeito de altas pressões na estrutura de camadas do composto nanoestruturado SnSe2

Abstract

Esta tese de doutorado aborda os estudos relativos à caracterização estrutural da fase nanoestruturada SnSe2 produzida pelo método mecâno-síntese (MS) por difração de raios X (DRX) com aplicação in situ de altas pressões em uma célula de bigorna de diamante (DAC). O efeito da aplicação de altas pressões nos sítios Wyckoff 1a (0, 0, 0) e 2d (1/3, 2/3, z) ocupados pelos átomos de Sn e Se, respectivamente, foram estudadas pela análise das funções de distribuições de pares (Pair Distribution Function - PDF). Nenhuma transição estrutural foi observada para a fase SnSe2, de simetria trigonal, até 25,8 GPa. No entanto, os difratogramas registrados em função da pressão revelaram a nucleação de uma possível nova fase SnSe2, de simetria ortorrômbica, entre 7 GPa e 9 GPa, a qual permaneceu estável até a mais alta pressão aplicada (25,8 GPa) e após a descompressão da DAC. Os resultados obtidos para o SnSe2, juntamente com dados da literatura sobre o efeito de altas pressões sobre o composto isotípico SnS2, foram usados para um estudo por PDF sobre as alterações sofridas por esse tipo de estrutura sob pressão. Os resultados mostraram que a melhora na performance termoelétrica em função da pressão envolve, além da primeira esfera de coordenação (primeiros vizinhos), outras esferas de coordenação e a diminuição das distâncias intercamadas e intracamadas.

Abstract: This PhD thesis reports the study about the structural characterization of thenanostructured phase SnSe2 produced by mechanosynthesis method by X-ray diffraction(XRD) with in situ application of high pressures in a diamont anvil cell (DAC). The effect ofapplying high pressures on Wyckoff sites 1a (0, 0, 0) and 2d (1/3, 2/3, z) occupied by the Snand Se atoms, respectively, were studied by Pair Distribution Function (PDF) analysis. Nostructural transition was observed for SnSe2 phase of trigonal symmetry up to 25.8 GPa.However, XRD measurements registered in function of the high pressure showed the nucleationof a new SnSe2 phase of orthorhombic symmetry between 7 GPa and 9 GPa. This new phaseremained stable until the highest pressure reached (25.8 GPa) and after DAC decompression.The results obtained for SnSe2, together with literature data on the effect of high pressures onthe isotypic compound SnS2, were used for a PDF study of the changes suffered by this typestructure under pressure. The results show that the improvement of thermoelectric performancein function of the pressure involves, besides the first coordination shell (first neighbors), othercoordination shells and the decrease of the intralayer and interlayer distances.