Chemical and Electronic structures of alloys by X-ray Analyses

Transiton-metal gallides attract wide interest as a candidate for high-temperature structural materials. In a wide composition range, in which it was known that Co-Ga alloy have CsCl (B2) crystallographic structure, a systematic study on the correlation between physical properties and electronic structures of Co-gallides was performed. $Co_{l-x}Ga$ $_{x}$ alloys ($0.35\leq$x$\leq0.55$) were prepared by arc-melting method and were annealed at $1000 ^{\circ}C$ for 48hour to increase the homogeneity. In this composition range all the prepared alloys have the CsCl (B2) structure. The chemical states and the electronic structure were studied by using x-ray photoemission spectroscopy (XPS), and x-ray absorption near-edge structure (XANES), and exhibit different physical properties depending on the composition. During the annealing, a significant oxidation has happened and all the oxygen atoms are incorporated with the Ga atoms to form a $Ga_2O_3$ phase. In a view point of electronic structure, the $Co_{l-x}Ga$ $_{x}$ alloys were formed by the Ga(p) - Co(d) hybridization.

X-선을 이용한 합금계의 화학구조와 전자구조

전이금속 갈라이드는 고온 응용성이 높은 물질로 관심을 모으고 있다. CsCl구조를 갖는 것으로 알려진 넓은 조성 범위에서 전이금속 갈라이드에 대해 물리적 특성과 전자구조의 상호관계에 대해 체계적인 연구를 하였다. $Co_{l-x}Ga$ $_{x}$ 합금($0.35\leq$x$\leq0.55$)을 arc-melting 방법으로 제작하였으며, 합금 제작 후 시료의 균질성을 높이기 위해 $1000 ^{\circ}C$에서 48시간동안 열처리하였다. 결정 구조를 알아보기 위해 x-ray diffraction을 측정한 결과, 이 조성 범위 안에서 모두 CsCl(B2)구조를 갖는 것으로 밝혀졌다. 화학적 상태와 전자 구조를 알아보기 위해서 x-선 광전자 분광, 그리고 x-선 흡수끝머리 부근 미세구조 (XANES)를 측정하였으며, 조성에 따라 서로 다른 물리적 특성을 보였다. 합금제작 과정에서 시료의 산화가 이루어졌으며 포함된 산소는 Ga과 결합하여 $Ga_2O_3$상을 이루었다. 전자 구조적으로 Co의 d 전자와 Ga의 p 전자사이의 p-d hybridization에 의해 합금이 형성되었다.