Параметры решетки и тепловое расширение силана SiH₄

Abstract

Проведены рентгеновские исследования температурных зависимостей параметров и объемов решетки низкотемпературной и высокотемпературной фаз легкого силана SiH₄. Определены коэффициенты линейного и объемного теплового расширения. Установлена анизотропия теплового расширения низкотемпературной фазы, существенно возрастающая с приближением к точке ориентационного фазового перехода. На базе полученных результатов и литературных данных о теплоемкости CP и сжимаемости проведен анализ теплоемкости CV силана и выделены вклады трансляционного и вращательного движения молекул. Показано, что вклад либрационной подсистемы в теплоемкость силана становится заметным только при температурах выше 25 К. Рассчитаны коэффициенты Грюнейзена γ . Показано, что в низкотемпературной фазе их величина заметно зависит от температуры, в то же время в высокотемпературной фазе γ практически постоянно и близко к значению, характерному для кристаллов инертных элементов.

Проведено рентгенівські дослідження температурних залежностей параметрів та об’ємів гратки низькотемпературної й високотемпературної фаз легкого силану SiH₄. Визначено коефіцієнти лінійного та об’ємного теплового розширення. Встановлено анізотропію теплового розширення низькотемпературно ї фази, що суттєво зростає з наближенням до точки орієнтаційного фазового переходу. На базі отриманих результатів та літературних даних щодо теплоємності CP та стисненню проведено аналіз теплоємності CV силану та виділено внесок трансляційного й обертового руху молекул. Показано, що внесок лібраційної підсистеми у теплоємність силану стає помітним тільки при температурах вище 25 К. Розраховано коефіцієнти Грюнейзена γ. Показано, що в низькотемпературній фазі їх величина помітно залежить від температури, в той же час в високотемпературній фазі γ практично пост ійне й близьке до значення, що характерне для кристалів інертних елементів.

The x-ray investigations of thermal dependences of lattice parameter and volume of low- and hightemperature phases of light SiH₄ were carried out. The coefficients of linear and volume thermal expansion were defined. The anisotropy of thermal expansion of the low temperature phase, which considerably increases with approaching the point of orientational phase transition, were determined. The measurement results and literature data on heat capacity CP and compressibility were used to analyse the heat capacity CV of SiH₂ and to determine contributions of translational and rotational motion of the molecules. It is shown that the contribution of a librational subsystem to the heat capacity of SiH₄ becomes appreciable only at temperatures above 25 K. The Gr neisen coefficients of γ are calculated. It is found that in the low temperature phase their value depends noticeably on temperature, while in the high temperature phase γ is almost constant and is close to a value typical of rare-gas crystals.