Instability of cubic-YH at high pressure

高圧力下における立方晶YHの不安定性

町田 晃彦; 綿貫 徹; 青木 勝敏

Machida, Akihiko; Watanuki, Tetsu; Aoki, Katsutoshi

イットリウム2水素化物YHの高圧力下における構造変化を詳細に調べるため、放射光X線回折実験を行い結晶構造の圧力特性を調べた。YHでは水素原子は金属原子の作る四面体サイトをすべて占有しており、八面体サイトは非占有であるため、それに起因した高圧力下における構造・物性が出現すると期待される。高圧下粉末X線回折実験はSPring-8のBL22XUに設置されているDAC用回折計を用いて行った。試料は単結晶的なものを使用し、圧力媒体には静水圧性に優れるヘリウムを使用した。およそ35GPaまでは単相の面心立方格子であるが、およそ36GPaで18%ほどユニットセル体積が小さい第2相の出現を観測した。第2相の格子定数は母体物質であるイットリウム金属より大きいため、水素は完全に抜けていないと推測される。この観測された相分離は、水素濃度の異なる2つの状態への分解であると考えられる。この分解反応のメカニズムについてX線回折のデータをもとに議論する。

The pressure-induced structural change of yttrium dihydride, YH, has been investigated by synchrotron radiation X-ray diffraction experiment at room temperature. We observed a phase separation into two different hydrogen concentration states at high pressure. In the cubic metal lattice of YH, hydrogen atoms occupy the tetrahedral interstitial sites alone; the octahedral interstitial sites remain empty. A single-crystal-like YH specimen was compressed in helium pressure medium with a diamond anvil cell up to 55 GPa. Besides the original Bragg spots from the cubic-YH, new Bragg spots appeared just outside the original ones above 35 GPa, indicating the formation of a cubic lattice with slightly small lattice constants. The cell volume determined from the spot positions was smaller by 18% than that of the coexisting original cubic lattice. The disproportionate mechanism will be discussed on the basis of the further analysis of the X-ray data.