K2GeF6 compound crystalline structure analysis

Viktor Zavodyannyy

doi:10.15587/2312-8372.2018.143747

Автор(и)

Viktor Zavodyannyy Державний вищий навчальний заклад «Херсонський державний аграрний університет», вул. Стрітенська, 23, м. Херсон, Україна, 73006, Україна https://orcid.org/0000-0002-8224-8215

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.143747

Ключові слова:

рентгеноструктурний аналіз, геометрія зйомки Брег-Бертрано, метод Рітвельда, кристалічна структура, сполука K2GeF6

Анотація

Об’єктом дослідження є кристалічна структура поліморфної модифікації сполуки K₂GeF₆. Одним із проблемних місць є існування великої кількості дифракційних спектрів, отриманих з геометрією зйомки Брег-Бертрано в базі даних PDF-2 за 2004 рік. В даній роботі пропонується структурна модель для дифракційного спектру сполуки під номером 00-037-1154.

В ході дослідження використовувалася база даних PDF-2 за 2004 рік. А також програма HiphScorePlus 3.0, яка дозволяє уточнювати мікроструктурні параметри структурної моделі методом Рітвельда.

В результаті отримано, що даний дифракційний спектр досліджуваної сполуки може відповідати наступній структурній моделі:

орторомбічна сингонія, просторова група симетрії Imma, періоди решітки а=8.3327 А°, b=5.891212 A°, c=5.908473 A°;
мікроструктурні параметри Ge 16j x/a=0.172086, y/b=0.353968, z/c=0.291034;
коефіцієнт заповнення позицій 0,25 K 16j x/a=0.316837, y/b=0.636701, z/c=0.134786;
коефіцієнт заповнення позицій 0,5 F1 16j x/a=-0.087258, y/b=0.119218, z/c=0.783618;
коефіцієнт заповнення позицій 0,5 F2 16j x/a=0.406830, y/b=-0.603655, z/c=0.376365;
коефіцієнт заповнення позицій 0,5 F3 8f x/a=0.581125, y/b=0, z/c=0;
коефіцієнт заповнення позицій 1,0;
фактор розбіжності R=8,65453 %.

Аналізуючи отримані результати, можна припустити, що окрім двох відомих поліморфних модифікацій сполуки, а саме: тригональної та гексагональної сингоній, існує нова поліморфна модифікація і має власний структурний тип. Правильна система точок 16j для атомів германію, калію та фтору є не повністю заповненою.

Показано, що кристалічна структура сполуки зв’язана з її оптичними властивостями. Зокрема, кристали тригональної і гексагональної сингоній мають спектр поглинання в інфрачервоній області. Помічено також вплив кристалічної структури на спектри розсіяння цієї сполуки. Існує також розчеплення ліній випромінювання, що тісно пов’язане з будовою кристалічної ґратки. Тому вивчення даної поліморфної модифікації сполуки K₂GeF₆ дає можливість по новому розглядати та вивчати її оптичні властивості, завдяки яким вона може бути використана як люмінофор для комерційного виготовлення світлодіодів.

Біографія автора

Viktor Zavodyannyy, Державний вищий навчальний заклад «Херсонський державний аграрний університет», вул. Стрітенська, 23, м. Херсон, Україна, 73006

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра фізики та загально інженерних дисциплін

Посилання

Simons, J. H. (Ed.) (1954). Fluorine Chemistry. Vol. 2. Academic Press, 576.
Wei, L.-L., Lin, C. C., Wang, Y.-Y., Fang, M.-H., Jiao, H., Liu, R.-S. (2015). Photoluminescent Evolution Induced by Structural Transformation Through Thermal Treating in the Red Narrow-Band Phosphor K₂GeF₆:Mn⁴⁺. ACS Applied Materials & Interfaces, 7 (20), 10656–10659. doi: http://doi.org/10.1021/acsami.5b02212
Ignat’eva, L. N., Sergienko, V. I., Mirochnik, A. G. (1980). The manifestation of polymorphism in the infrared absorption spectra of K₂GeF₆ and Rb₂GeF₆. Journal of Structural Chemistry, 20 (4), 573–577. doi: http://doi.org/10.1007/bf00746337
ICSD. Available at: http://ec-ifas.waterunites-ca.org/aral_basin/institutions/mkur/175-icsd.html
Bode, H., Brockmann, R. (1952). Zur Kristallstruktur der Hexafluorogermanate. Zeitschrift Fuer Anorganische Und Allgemeine Chemie, 269 (4-6), 173–178. doi: http://doi.org/10.1002/zaac.19522690403
Hoard, J. L., Vincent, W. B. (1939). Structures of Complex Fluorides. Potassium Hexafluogermanate and Ammonium Hexafluogermanate. Journal of the American Chemical Society, 61 (10), 2849–2852. doi: http://doi.org/10.1021/ja01265a082
Howard, E. (1956). Swanson Circular of the Bureau of Standards. Standard X-ray Diffraction Powder Patterns No. 539, 6, 41. doi: http://doi.org/10.6028/nbs.circ.539v2
Tseitlin, M. et. al. (1974). Soviet physics, crystallography, 18, 525.
Kolditz, L., Wilde, W., Hilmer, W. (1984). Rontgenographische Phasenbestimmungen zur thermischen Dissoziation und das Hydrolyseverhalten von Alkalihexafluorogermanaten bei hoheren Temperaturen. Zeitschrift Fur Anorganische Und Allgemeine Chemie, 512 (5), 48–58. doi: http://doi.org/10.1002/zaac.19845120507
Bettinelli, M., Di Sipio, L., Ingletto, G., Razzetti, C. (1987). Polarized Raman spectra of the trigonal crystal K₂ReF₆. Inorganica Chimica Acta, 133 (1), 7–9. doi: http://doi.org/10.1016/s0020-1693(00)84358-3
Novita, M., Honma, T., Hong, B., Ohishi, A., Ogasawara, K. (2016). Study of multiplet structures of Mn⁴⁺ activated in fluoride crystals. Journal of Luminescence, 169, 594–600. doi: http://doi.org/10.1016/j.jlumin.2014.12.067
Novita, M., Ogasawara, K. (2012). Comparative Study of Multiplet Structures of Mn⁴⁺in K₂SiF₆, K₂GeF₆, and K₂TiF₆ Based on First-Principles Configuration–Interaction Calculations. Japanese Journal of Applied Physics, 51 (2R), 022604. doi: http://doi.org/10.7567/jjap.51.022604
Adachi, S., Takahashi, T. (2009). Photoluminescent properties of K₂GeF₆:Mn⁴⁺ red phosphor synthesized from aqueous HF/KMnO4 solution. Journal of Applied Physics, 106 (1), 013516. doi: http://doi.org/10.1063/1.3160303