Beta-tungsten
বিটা-টাংস্টেন (β-W) হল টাংস্টনের একটি মেটাস্টেবল পর্যায় যা টাংস্টেন পাতলা ফিল্মগুলিতে ব্যাপকভাবে দেখা যায়। যদিও সাধারণত বিদ্যমান স্থিতিশীল আলফা-টাংস্টনের (α-W) একটি দেহ-কেন্দ্রিক ঘন (A2) কাঠামো রয়েছে, β-W প্রতি একক কোষে আটটি পরমাণু সম্বলিত টপোলজিক্যালি ক্লোজ-প্যাকড A15 কাঠামো গ্রহণ করে এবং এটি 650 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত তাপীয় অ্যানিলিংয়ের মাধ্যমে অপরিবর্তনীয়ভাবে স্থিতিশীল α পর্যায়ে রূপান্তরিত হয়। দেখা গেছে যে β-W বিশাল স্পিন হল প্রভাব ধারণ করে, যেখানে প্রয়োগকৃত চার্জ কারেন্ট একটি আড়াআড়ি স্পিন কারেন্ট তৈরি করে এবং এটি চৌম্বকীয় র্যান্ডম অ্যাক্সেস মেমরি ডিভাইসে সম্ভাব্য প্রয়োগের দিকে পরিচালিত করে। β-W ইতিহাস প্রথম পর্যবেক্ষণ করেন হার্টম্যান ও অন্যান্যরা। 1931 সালে ফসফেটের তড়িৎ বিশ্লেষণ 650 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে গলে যাওয়ার পরে ক্যাথোডে গঠিত ডেনড্রাইটিক ধাতব আমানতের অংশ হিসাবে। β-W-এর গবেষণার প্রাথমিক পর্যায়ে, অক্সিজেনকে সাধারণত β-W কাঠামো গঠনের প্রচার করতে দেখা যায়, এইভাবে β-W কাঠামোটি একক-উপাদান টাংস্টেন বা টাংস্টেন সাবঅক্সাইডের একটি পর্যায় কিনা তা নিয়ে আলোচনা দীর্ঘস্থায়ী ছিল, তবে 1950-এর দশক থেকে প্রচুর পরীক্ষামূলক প্রমাণ পাওয়া গেছে যা দেখায় যে β-W পাতলা ছায়াছবিতে অক্সিজেন শূন্য ভ্যালেন্স অবস্থায় রয়েছে এবং এইভাবে কাঠামোটি টাংস্টনের একটি সত্যিকারের এলোট্রোপ। যদিও β-W পাতলা ছায়াছবির প্রাথমিক আগ্রহ কম তাপমাত্রায় এর অতিপরিবাহী বৈশিষ্ট্য দ্বারা চালিত হয়েছিল, বুরমান এট আল দ্বারা β-W পাতলা ছায়াছবিতে দৈত্য স্পিন হল প্রভাবের আবিষ্কার। 2012 সালে স্পিনট্রনিক চৌম্বকীয় র্যান্ডম অ্যাক্সেস মেমোরি এবং স্পিন-লজিক ডিভাইসে সম্ভাব্য প্রয়োগের জন্য উপাদানের প্রতি নতুন আগ্রহ তৈরি করেছে। গঠন β-W-এর স্পেস গ্রুপ সহ একটি ঘন A15 কাঠামো রয়েছে, যা ফ্রাঙ্ক-ক্যাসপার পর্যায় পরিবারের অন্তর্গত। প্রতিটি একক কোষে আটটি টাংস্টেন পরমাণু থাকে। কাঠামোটি প্রতিটি কোণে একটি পরমাণু, কেন্দ্রে একটি পরমাণু এবং প্রতিটি মুখে দুটি পরমাণু সহ একটি ঘন জাল হিসাবে দেখা যায়। যথাক্রমে উইকফ অবস্থানের সাথে সম্পর্কিত দুটি অসম টাংস্টেন সাইট রয়েছে। প্রথম স্থানে, উইকফ অবস্থানে, প্রতিটি টাংস্টেন পরমাণু বারোটি সমতুল্য ডাব্লু পরমাণুর সাথে আবদ্ধ হয়ে প্রান্ত-এবং মুখ-ভাগ করে নেওয়ার ডাব্লুডাব্লু 12 কিউবোক্টাহেড্রাটুংস্টেন মিশ্রণ তৈরি করে। দ্বিতীয় স্থানে, উইকফ অবস্থানের সাথে, প্রতিটি টাংস্টেন পরমাণু চৌদ্দটি প্রতিবেশী টাংস্টেন পরমাণুর সাথে আবদ্ধ থাকে এবং 2.54 থেকে 3.12 Å পর্যন্ত ডাব্লু-ডাব্লু বন্ধনের দৈর্ঘ্যের বিস্তার রয়েছে। পরীক্ষামূলকভাবে পরিমাপ করা β-W-এর ল্যাটিস প্যারামিটার হল 5.036 Å, যেখানে DFT-এর গণনা করা মান হল 5.09 Å। বিটা-ডাব্লু-এর দুটি মূল বৈশিষ্ট্য সুপ্রতিষ্ঠিত হয়েছেঃ উচ্চ বৈদ্যুতিক প্রতিরোধকতা এবং বিশাল স্পিন হল প্রভাব। যদিও সঠিক মান প্রস্তুতির অবস্থার উপর নির্ভর করে, β-W-এর বৈদ্যুতিক প্রতিরোধকতা α-W (5.3 μΩ.cm)-এর তুলনায় কমপক্ষে পাঁচ থেকে দশ গুণ বেশি, এবং এই উচ্চ পরিবাহিতা 5 থেকে 380 কেলভিন তাপমাত্রার পরিসরে প্রায় অপরিবর্তিত থাকবে, যা β-W-কে একটি সম্ভাব্য পাতলা ফিল্ম প্রতিরোধক এবং α-W-কে একটি পাতলা ফিল্ম পরিবাহী করে তুলবে। β-W এর পাতলা ফিল্মগুলি একটি বিশাল স্পিন হল প্রভাব প্রদর্শন করে যার স্পিন হল কোণ 0.30 ± 0.02 এবং প্রায় 3.5 nm এর স্পিন-বিস্তার দৈর্ঘ্য সহ। এর বিপরীতে, α-W 0.07 এরও কম স্পিন হল কোণ এবং তুলনামূলক স্পিন-বিস্তার দৈর্ঘ্য প্রদর্শন করে। স্পিন হল প্রভাবে, একটি অ-চৌম্বকীয় উপাদানের মাধ্যমে অনুদৈর্ঘ্য বৈদ্যুতিক প্রবাহের প্রয়োগ স্পিন-কক্ষপথের মিথস্ক্রিয়ার কারণে একটি আড়াআড়ি স্পিন কারেন্ট তৈরি করে এবং স্পিন হল কোণটিকে আড়াআড়ি স্পিন কারেন্ট ঘনত্ব এবং অনুদৈর্ঘ্য বৈদ্যুতিক কারেন্ট ঘনত্বের অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। β-W এর স্পিন হল কোণটি স্পিন হল প্রভাবের মাধ্যমে পার্শ্ববর্তী চৌম্বকীয় স্তরগুলির চৌম্বকায়নকে অগ্রগতিতে উল্টাতে বা সেট করতে সক্ষম স্পিন টর্ক তৈরি করতে যথেষ্ট বড়। প্রস্তুতি যদিও হাইড্রোজেন হ্রাস বিক্রিয়ার মতো রাসায়নিক পদ্ধতিতে β-W প্রস্তুত করার বিষয়ে কিছু প্রতিবেদন পাওয়া গেছে, সাম্প্রতিক ত্রিশ বছরে প্রায় সমস্ত রিপোর্ট করা β-W স্পাটার নিক্ষেপণের মাধ্যমে প্রস্তুত করা হয়েছে, যা একটি পরমাণু-দ্বারা-পরমাণু শারীরিক বাষ্প জমা (পিভিডি) কৌশল। স্পাটার নিক্ষেপণের সময়, একটি টাংস্টনের লক্ষ্যবস্তুতে আয়নিত গ্যাস অণু (সাধারণত আর) দিয়ে বোমাবর্ষণ করা হয়, যার ফলে টাংস্টনের পরমাণুগুলি প্লাজমায় "ছিটকে" যায়। এই বাষ্পীভূত পরমাণুগুলি জমা হয় যখন তারা প্রলেপ দেওয়ার জন্য স্তরের উপর একটি পাতলা ফিল্ম হিসাবে ঘনীভূত হয়। স্পাটার ডিপোজিশনের মাধ্যমে β-W গঠন নির্ভর করে বেস চাপ, এআর চাপ, সাবস্ট্রেট তাপমাত্রা, অশুচি গ্যাস, ডিপোজিশনের হার, ফিল্মের পুরুত্ব, সাবস্ট্রেটের ধরন ইত্যাদির উপর। এটি ব্যাপকভাবে দেখা গেছে যে অক্সিজেন বা নাইট্রোজেন গ্যাসের প্রবাহ β-W গঠনে সহায়তা করতে পারে এবং প্রয়োজনীয়, তবে সম্প্রতি নিক্ষেপণের সময় কোনও অশুচি গ্যাস না রেখে β-W প্রস্তুত করার বিষয়েও প্রতিবেদন পাওয়া গেছে। তথ্যসূত্র টাংস্টেন অ্যালোট্রপস