준결정 i-ScZn의 열역학적 안정성 재평가

준결정(QC)의 열역학적 안정성과 금속간 화합물 상평형도 내 인접상과의 관계는 아직 불완전하게 이해되고 있습니다. 본 연구는 입방정 1/1 근사 결정(AC)상인 ScZn6(Sc14.3Zn85.7)과 정방정 ThMn12 구조를 갖는 ScZn12(Sc7.7Zn92.3) 사이에 존재하는 20면체 준결정 i-ScZn(Sc12Zn88)을 Sc-Zn 계에서 조사했습니다. 적절한 조성 및 온도 조건에서 ScxZn100-x 용융액으로부터 ScZn6, Sc12Zn88, ScZn12의 단결정 샘플을 성장시켰습니다. 가변 온도 분말 X선 회절 및 열분석 실험을 통해 주조된 Sc12Zn88이 어닐링 시 Sc12+xZn88-x(x ≈ 1)와 ScZn12로 분해됨을 확인했습니다. 이는 i-ScZn 상의 온도 의존적 균일 조성 범위가 존재함을 시사합니다. 가열 시 i-ScZn은 약 625 °C에서 ScZn6와 액상으로 포정 분해됩니다. ScZn12 결정화와 관련된 약 30 °C의 현저한 동역학적 과냉각으로 인해 상평형 해석이 복잡해집니다. ScZn12는 가열 시 505 °C에서 i-ScZn과 액상으로 분해되지만, 냉각 시에는 475 °C에서만 결정화됩니다. 본 연구 결과는 i-ScZn의 엔탈피 구동 안정화에 대한 이전 제안을 지지하며, 저온에서 Sc12+xZn88-x(x ≈ 1)가 열역학적으로 안정한 준결정 조성임을 규명합니다.