X-ray diffraction study of Debye temperature and charge distribution in tantalum monocarbide

Abstract

Intensities of Bragg reflexions from powder samples TaC0.99 and TaC0.81 are measured in the temperature range from 22 to 940 °C. The values of Debye temperature ΘM corresponding to 22 °C are (475 ± 4) and (440 ± 3) K, for the two respective compositions, indicating thus the decrease of ΘM with increasing deficiency of carbon atoms in the structure. The measured temperature dependence of ΘM can be described by a quasiharmonic approximation of the thermal vibration of atoms. The electron distributions of the atoms are analysed in terms of deviations of the measured scattering factors from the theoretical ones, calculated for the free atoms in the directions [hhh], [hho], and [h00]. It is found that, in comparison with the free-atom model, the charge density of tantalum atom is extended radially and the carbon atom is contracted. Die Intensitäten der Beugungsmaxima an Pulverproben von TaC0,99 und TaCO,81 werden im Temperaturintervall von 22 bis 940 °C gemessen. Die ermittelten Debye-Temperaturen bei 22 7deg;C sind (475 ± 4) bzw. (440 ° 3) K. Das bedeutet eine Abnahme der ΘM-Werte mit sinkendem Kohlenstoffgehalt. Die gemessene Temperaturabhängigkeit von ΘM entspricht der quasiharmonischen Approximation der thermischen Gitterschwingungen. Die Elektronenverteilung wird aufgrund der Abweichungen zwischen den berechneten Atomfaktoren fur freie Atome und den gemessenen Atomfaktoren in den Richtungen [hhh], [hh0] und [h00] ermittelt. Aus diesem Vergleich geht als Ergebnis hervor, daß die Elektronendichte bei den Tantalatomen radial ausgeweitet ist, dagegen bei den Kohlenstoffatomen eine Kontraktion eingetreten ist.