Structural stability and polymorphic phase transitions in barium zirconium diorthophosphate, a technologically important compound consisting of the polyhedral framework structure, has been studied under high pressure (HP). With the combined study of x-ray diffraction (up to ∼12 GPa) and Raman spectroscopy at high pressure (up to ∼16 GPa), we observed three reversible pressure induced polymorphic phase transitions. The ambient phase transforms at a very low pressure (0.4 GPa) to a triclinic structure (HP-1 phase). Ambient and HP-1 phases coexist up to ∼2 GPa before transforming to the monoclinic HP-2 phase. Further, another transition is observed around ∼8 GPa (HP-3). On complete release of pressure, the sample reverts to the ambient phase with traces of the HP-1 phase. First principles based phonon and structural relaxation calculations are used to compare experimental findings. This study establishes a polymorphic structural sequence in yavapaiite type compounds.
REFERENCES
1.
K.
Popa
, R. J. M.
Konings
, P.
Boulet
, D.
Bouëxière
, and A. F.
Popa
, Thermochim. Acta
436
, 51
(2005
). 2.
N.
Dacheux
, N.
Clavier
, and R.
Podor
, Am. Mineral.
98
, 833
(2013
). 3.
R. C.
Ewing
, W. J.
Weber
, and F. W.
Clinard
, Prog. Nucl. Energy
29
, 63
(1995
). 4.
W. J.
Weber
, R. C.
Ewing
, C. R. A.
Catlow
, T. D.
de la Rubia
, L. W.
Hobbs
, C.
Kinoshita
, H.
Matzke
, A. T.
Motta
, M.
Nastasi
, E. K. H.
Salje
, E. R.
Vance
, and S. J.
Zinkle
, J. Mater. Res.
13
, 1434
(1998
). 5.
P.
Trocellier
, Ann. Chim. Sci. Mat.
25
, 321
(2000
). 6.
K.
Popa
, M.
Cologna
, L.
Martel
, D.
Staicu
, A.
Cambriani
, M.
Ernstberger
, P. E.
Raison
, and J.
Somers
, J. Eur. Ceram. Soc.
36
, 4115
(2016
). 7.
J. M.
Troup
and A.
Clearfield
, Inorg. Chem.
16
, 3311
(1977
). 8.
S.
Bevara
, P.
Giri
, S. J.
Patwe
, S. N.
Achary
, R. K.
Mishra
, A.
Kumar
, A. K.
Sinha
, C. P.
Kaushik
, and A. K.
Tyagi
, J. Environ. Chem. Eng.
6
, 2248
(2018
). 9.
K.
Fukuda
, A.
Moriyama
, and T.
Iwata
, J. Solid State Chem.
178
, 2144
(2005
). 10.
T.
Geisler
, K.
Popa
, R. J. M.
Konings
, and A. F.
Popa
, J. Solid State Chem.
179
, 1490
(2006
). 11.
K.
Fukuda
, A.
Moriyama
, and S.
Hashimoto
, J. Solid State Chem.
177
, 3514
(2004
). 12.
K.
Popa
, R. J. M.
Konings
, O.
Beneš
, T.
Geisler
, and A. F.
Popa
, Thermochim. Acta
451
, 1
(2006
). 13.
D.
Bregiroux
, K.
Popa
, and G.
Wallez
, J. Solid State Chem.
230
, 26
(2015
). 14.
D.
Bregiroux
, G.
Wallez
, and K.
Popa
, Solid State Sci.
41
, 43
(2015
). 15.
K. K.
Mishra
, S.
Bevara
, T. R.
Ravindran
, S. J.
Patwe
, M. K.
Gupta
, R.
Mittal
, R. V.
Krishnan
, S. N.
Achary
, and A. K.
Tyagi
, J. Solid State Chem.
258
, 845
(2018
). 16.
D.
Errandonea
, O.
Gomis
, P.
Rodríguez-Hernández
, A.
Muñoz
, J.
Ruiz-Fuertes
, M.
Gupta
, S. N.
Achary
, A.
Hirsch
, F. J.
Manjon
, L.
Peters
, G.
Roth
, A. K.
Tyagi
, and M.
Bettinelli
, J. Phys. Condens. Matter
30
, 065401
(2018
). 17.
K.
Kamali
and T. R.
Ravindran
, J. Phys. Chem. A
120
, 1971
(2016
). 18.
K.
Kamali
, T. R.
Ravindran
, and C.
Ravi
, Spectrochim. Acta Part A
155
, 38
(2016
). 19.
M.
Varma
, H. K.
Poswal
, S.
Velaga
, and S. N.
Achary
, J. Solid State Chem.
276
, 251
(2019
). 20.
M. T.
Dove
, Am. Mineral.
82
, 213
(1997
). 21.
D.
Errandonea
and F. J.
Manjón
, Prog. Mater. Sci.
53
, 711
(2008
). 22.
A. P.
Hammersley
, S. O.
Svensson
, M.
Hanfland
, A. N.
Fitch
, and D.
Hausermann
, High Pressure Res.
14
, 235
(1996
). 23.
A. C.
Larson
and R. B. V.
Dreele
, Los Alamos Natl. Laboratory Report LAUR 86-748, 2004.24.
H. K.
Mao
, J.
Xu
, and P. M.
Bell
, J. Geophys. Res. Solid Earth
91
, 4673
(1986
). 25.
S.
Klotz
, J. C.
Chervin
, P.
Munsch
, and G.
Le Marchand
, J. Phys. D Appl. Phys.
42
, 075413
(2009
). 26.
C.
Rostgaard
, arXiv:0910.1921.27.
P.
Giannozzi
, O.
Andreussi
, T.
Brumme
, O.
Bunau
, M. B.
Nardelli
, M.
Calandra
, R.
Car
, C.
Cavazzoni
, D.
Ceresoli
, M.
Cococcioni
, N.
Colonna
, I.
Carnimeo
, A. D.
Corso
, S. D.
Gironcoli
, P.
Delugas
, J. R. A.
DiStasio
, A.
Ferretti
, A.
Floris
, G.
Fratesi
, G.
Fugallo
, R.
Gebauer
, U.
Gerstmann
, F.
Giustino
, T.
Gorni
, J.
Jia
, M.
Kawamura
, H. Y.
Ko
, A.
Kokalj
, E.
Küçükbenli
, M.
Lazzeri
, M.
Marsili
, N.
Marzari
, F.
Mauri
, N. L.
Nguyen
, H. V.
Nguyen
, A.
Otero-de-la-Roza
, L.
Paulatto
, S.
Poncé
, D.
Rocca
, R.
Sabatini
, B.
Santra
, M.
Schlipf
, A. P.
Seitsonen
, A.
Smogunov
, I.
Timrov
, T.
Thonhauser
, P.
Umari
, N.
Vast
, X.
Wu
, and S.
Baroni
, J. Phys. Condens. Matter
29
, 465901
(2017
). 28.
J. P.
Perdew
, K.
Burke
, and M.
Ernzerhof
, Phys. Rev. Lett.
77
, 3865
(1996
). 29.
H. J.
Monkhorst
and J. D.
Pack
, Phys. Rev. B
13
, 5188
(1976
). 30.
N.
Troullier
and J. L.
Martins
, Phys. Rev. B
43
, 1993
(1991
). 31.
B. H.
Toby
, Powder Diffr.
21
, 67
(2006
). 32.
33.
M. T.
Paques-Ledent
, J. Inorg. Nucl. Chem.
39
, 11
(1977
). 34.
M.
Lazzeri
and F.
Mauri
, Phys. Rev. Lett.
90
, 036401
(2003
). 35.
R.
Shirley
, The Lattice Press, 41 Guildford Park Avenue, Guildford, Surrey GU2 7NL, England, 2002
.36.
J.
Laugier
and B.
Bochu
, ENSP/Laboratoire des Materiaux et du Genie Physique, BP 46. 38042 Saint Martin d'Heres, France, see http://www.ccp14.ac.uk/tutorial/lmgp/.37.
A.
Le Bail
, H.
Duroy
, and J. L.
Fourquet
, Mater. Res. Bull.
23
, 447
(1988
). 38.
S.
Bevara
, K. K.
Mishra
, S. J.
Patwe
, T. R.
Ravindran
, M. K.
Gupta
, R.
Mittal
, P. S. R.
Krishna
, A. K.
Sinha
, S. N.
Achary
, and A. K.
Tyagi
, Inorg. Chem.
56
, 3335
(2017
). 39.
N.
Clavier
, G.
Wallez
, N.
Dacheux
, D.
Bregiroux
, M.
Quarton
, and P.
Beaunier
, J. Solid State Chem.
181
, 3352
(2008
). 40.
R. L.
Frost
and M. L.
Weier
, J. Mol. Struct.
697
, 207
(2004
). © 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.
