Cadmium亜鉛Tellurideにおけるin situ temナノインデンテーション誘発新しいナノ構造

固体で発生する位相変換は、構造的および物理的特性を大幅に支配します。それにもかかわらず、柔らかい脆性固体における変形誘起相転移はまだ実証されていません。ソフトブリトルカドミウム亜鉛テルライド（CZT）ベースの機器は、半導体業界で技術的なブレークスルーを生み出しているため、過去60年間にその相変化が広く調査されてきました。この研究では、CZTでin situ透過型電子顕微鏡（TEM）ナノインデンテーションを実施し、1.75 gPaの応力に対応する41.9μNのピーク負荷で脆性骨折が発生しなかったことがわかりました。in situ temナノインデンテーションによって誘導される新しいナノ構造が観察され、単結晶、スリップバンド、積み重ね断層、超格子、新しい四角い相、およびモアレフリンジで構成されました。新しい四角形相は、[1 [マクロン]を組み合わせたマクロン] 21 [マクロンを組み合わせた]]方向に沿って滑る（111 [マクロン]）平面の部分的なCDおよびTE原子によって形成されました。それは四角い結晶系に属し、x軸とy軸に沿った格子距離はそれぞれ0.382および0.376 nmでした。我々の発見は、軟弱脆性固体の変形誘発性相変換に関する新しい洞察を提供し、太陽電池、放射線検出器、および医療イメージング、量子、柔軟な電子および光電子装置に応用する可能性を秘めています。

Phase transformations occurring in a solid govern the structural and physical properties significantly. Nevertheless, deformation-induced phase transition in a soft-brittle solid has not been demonstrated yet. Soft-brittle cadmium zinc telluride (CZT) based instruments have produced technological breakthroughs in the semiconductor industry, and therefore their phase transformations have been widely investigated during the past 60 years. In this study, in situ transmission electron microscopy (TEM) nanoindentation was performed on CZT, and it was found that no brittle fracture occurred at a peak load of 41.9 μN, corresponding to a stress of 1.75 GPa. A new nanostructure induced by in situ TEM nanoindentation was observed, consisting of a single crystal, slip bands, stacking faults, a superlattice, a new tetragonal phase, and Moiré fringes. The new tetragonal phase was formed by partial Cd and Te atoms in the (111[combining macron]) plane slipping along the [1[combining macron]21[combining macron]] orientation, which was elucidated by ab initio simulations. It belongs to a tetragonal crystal system, and the lattice distances along the X and Y axes were 0.382 and 0.376 nm, respectively. Our findings provide new insights into the deformation-induced phase transformation for a soft-brittle solid, and have application potential in solar cells, radiation detectors, and medical imaging, quantum, flexible electronic and optoelectronic devices.