HRTEM Observations on the Modulated Structure in Pseudo-brookite-type Compound, $(In_{0.36}Zn_{1.09})Ti_2O_{5.64}$

HRTEM에 의한 pseudo-brookite 형 화합물$(In_{0.36}Zn_{1.09})Ti_2O_{5.64}$에서의 변조구조 관찰

Microstructural observations on the pseudo-brookite $MgTi_2O_5$ and the similar type of $(In_{0.36}Zn_{1.09})Ti_2O_{5.64}$ were carried out using a top-entry HRTEM working at 200 kV. The modulated structures were found in $(In_{0.36}Zn_{1.09})Ti_2O_{5.64}$, however, not in $MgTi_2O_5$. The electron diffraction patterns of sublattice in $(In_{0.36}Zn_{1.09})Ti_2O_{5.64}$ are quite similar to those of pseudo-brookite $MgTi_2O_5$. but the complicated superlattice reflections are present in the diffraction patterns. Four types of modulations have been found. The periodicities for the modulated structure are found to be 3.63 nm, 0.79 nm and 0.64 nm along [220] direction, and 0.81 nm along [420] direction. The phase transition from the modulated structure to the unmodulated one was also observed in situ due to the electron beam irradiation reversibly. Further damage by the electron beam made the crystal to be fragmented into many small crystals with the formation of the voids at the kinks in ledged structure of the surface. The anisotropic arrangements of In and O atoms in $(In_{0.36}Zn_{1.09})Ti_2O_{5.64}$ might cause the compound to be unstable under the electron beam.

Pseudo-brookite 구조의 $MgTi_2O_5$와 이와 유사한 구조를 갖는 $(In_{0.36}Zn_{1.09})Ti_2O_{5.64}$에 관한 미세구조를 200kV에서 작동되는 고분해능 투과전자현미경을 사용하여 관찰하였다. 변조구조는 $MgTi_2O_5$에서는 발견되지 않았으나, $(In_{0.36}Zn_{1.09})Ti_2O_{5.64}$에서는 복잡한 구조가 발견되었다. $(In_{0.36}Zn_{1.09})Ti_2O_{5.64}$ 구조의 전자회절패턴은 $MgTi_2O_5$와 fundamental 회절점들은 유사하나 4가지 형태의 초격자 회절점이 더 존재하였다. 변조구조의 주기는 [220] 방향으로 3.63nm, 0.79nm, 그러고 0.64 nm를 이루고 [420] 방향으로는 0.81nm를 이룬다. 미세구조 관찰중 전자빔에 의하여 상전이가 야기되어 변조된 구조에서 좀 더 단순화된 변조없는 구조로 가역적으로 전환한다. 가해지는 전자빔에 의한 손상기구는 ledge 구조의 kink에서 void가 형성되어 작은 결정들로 갈라지고 손상이 커지면, 최종적으로 결정성을 잃게 된다.