铁基超导体中自旋向列相的中子散射研究取得重要进展

<正>最近,中国科学院物理研究所超导国家重点实验室的戴鹏程研究团队采用非弹性中子散射的实验方法研究了单轴压力退孪晶的BaFe2-xNixAs2样品中的自旋激发在Q=(1,0,1)和(0,1,1)处的分布随温度和Ni掺杂量的演化,在国际上首先从自旋/磁涨落上观察到了这种电子向列相的存在,并研究了自旋向列涨落在相图中存在的范围.发现自旋向列关联(定义为I(1,0,1)I(0,1,1),I表示强度)与电阻各向异性具有相似的起始温度,两者在相图中存在的范围也非常相似,并均在最佳掺杂点附近消失(图1),表明两者有直接的关联.该研究首次从自旋角度证实了电子向列相的存在,并为其微观物理起源解释提供了重要实验依据,对理解高温超导体中向列相乃至赝能隙的形成有重要参考意义.该项研究工作于2014年7月在Science杂志上发表.     

Bi_(2-x)Pb_xSr_2CaCu_(2-x)Mg_xO_(8+δ)超导体的正电子寿命研究

自从Maeda等人在Bi-Sr-Ca-Cu氧化物中发现超导电性以来,由于Bi系超导体具有较高的超导转变温度和广阔的应用前景,日益受到人们的重视.在Bi系超导材料的研究中,金属离子的置换对超导性能和材料结构的影响一直是研究的热点之一.许多作者用Pb替换Bi,以便了解Bi-O层对超导电性的作用.文献[4]研究了Bi_(2-x)Pb_xSr_2CaCu_2O_(8+δ)体系,由Raman散射实验证实Pb可以替换Bi,且其最大替换量可以达到x=0.35;随着Pb含量的增加,超导转变温度T_c从85K减小为76K,并且指出这是由于体系空穴浓度增加所致.然而,Pb掺杂对样品结构的影响以及空穴浓度增加的原因尚不清楚.本工作使用对固体材料微观结构极灵敏的正电子湮没谱仪测量了Bi_2Sr_2CaCu_(2-x)Mg_xO_(8+δ)和Bi_(2-x)Pb_xSr_2CaCu_(2-x)Mg_xO_(8+δ)系列样品的正电子寿命,给出了正电子寿命和转变温度随掺杂量X的变化关系,研究了Pb掺杂对Bi系超导体电子结构的影响,以及由此引起的样品中空穴浓度变化情况.     

BaFe_(12-x)Ru_xO_(19)单晶的磁各向异性

若干年来,为了改进具有实用价值的硬磁材料BaFe_(12)O_(19)(简称BaM)的磁性,曾应用离子置换法进行了许多研究工作,但是至今尚未在基本磁性上取得明显的进展。这些研究工作中的一个重要方面就是用具有强各向异性的过渡族离子来取代Fe~(3 )离子,从而改变BaM的各向异性。已经报道过的这些强各向异性离子有:第一过渡族中的CO~(2 )、Fe~(2 )及第三过渡族     

非晶态Fe_(90-x)Co_xZr_(10)合金的非弹性中子散射研究

热中子非弹性散射实验已经成功地用于研究晶态因瓦合金的晶格动力学。Endoh等人曾用非弹性中子散射实验方法系统地研究了铁基晶态因瓦合金Fe_(65)Ni_(35),Fe_3Pt翻和Fe_(70)Mn_(30)的声子色散曲线与温度关系,在这些合金中均发现了低频声学模式在磁相变温度以下变软。这类软化现象被认为起因于因瓦合金中存在增强的电子-声子相互作用,而这种相互作用与因瓦合金特殊的电子结构有关。但是,具体微观机制尚不清楚。由于合金的电子结构与成分密     

新型GdGa_(3-x)Mn_x结构和磁性

应用非自耗真空电弧炉制备稀土GdGa3-xMnx(x=0,0.1,0.2,0.3)系列合金.采用粉末X射线衍射(XRD)研究合金的相结构,利用晶面指数尝试法及最小二乘法(TREOR)对衍射数据进行晶面指标化,采用Rietveld全谱拟合分析方法测定了GdGa3-xMnx的晶体结构.结果表明,GdGa3-xMnx(x=0,0.1,0.2,0.3)主相结晶成六方型结构的合金化合物,空间群P6/mmm.Gd原子占据1a(0,0,0)晶位,Ga原子分别占据2d(1/3,2/3,1/2)和2e(0,0,z)晶位,Mn原子部分替代Ga占据2e晶位.应用振动样品磁强计(VSM)测量了GdGa3-xMnx样品的磁化曲线(M-H).在Gd-Ga-Mn体系中,Mn原子对磁性有贡献,在低Mn区合金呈顺磁性;随Mn含量增加,呈现出弱铁磁性和顺磁性的混合.在0~1.5 T磁场下对其M-H曲线进行拟合,随着Mn含量的增加,磁化率xP与饱和磁化强度Ms先增后减,而与外场相关的参数a,b,c先减后增,并且均在x=0.2时达到极值,说明Mn的掺杂对GdGa3-xMnx的磁性能产生了较大影响.     

Y_1Ba_2(Cu_(1-x)Sn_x)_3O_y系超导体中Sn替代位置的正电子湮没研究

元素替代效应已成为研究高温超导陶瓷的重要方法之一,而元素替代的真实位置是讨论替代效应的基本点。正电子湮没技术高度敏感于材料中的电子结构与缺陷机构。自从Jean等人首次报道了在高温超导陶瓷中的正电子湮没谱后,许多工作表明正电子湮没技术也是研究该类材料的有力工具。特别是近来一系列的理论计算与实验研究,表明了在高温超     

超导体中交换相互作用及电子配对

本文将作者对于A-15超导体进行的传导电子自旋共振(CESR)的研究与其他作者对于A1的CESR结果以及YPh_4B_4和Y_(1-x)Er_xRh_4B_4中~(11)B的核自旋回波的测量作对比。用新的观点讨论数据,指出一种无可置疑的情况:超导态是由导带中出现的交换相互作用所引起的。证实了作者前一时期的论断。     

Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_(3-x)Fe_xO_(7-δ)体系的超导电性

在高T_c123相超导体YBa_2Cu_3O_(7-δ)中,以Fe、Co、Ni和Zn等元素部分地替代Cu,会显著地降低其超导临界温度T_c,其中正3价元素Fe和Co主要择优替代Cu(1)。多数报道认为,Cu(1)被部分替代后载流子浓度~nH急剧下降是T_c降低的主要原因。何振辉等则指出载流子浓度是123相体系决定超导电性的一个内禀参量。Tokura和shafer等人指出,123相中载流子主要为CuO_2平面中的可迁移空穴,而Cu—O链或Ba—O层中的空穴则是局域的,CuO_2平面和Cu—O链之间的电荷通过O(4)发生转移。Takita     

α-FeOOH和γ-FeOOH分别制备BaFe_(12)O_(19)的形成历程及磁性能对比

分别以α-FeOOH和γ-FeOOH为原料,经化学沉淀-局部规整法制备了棒状BaFe12O19,通过XRD,FT-IR,SEM及VSM技术对两种FeOOH制备BaFe12O19的形成历程及磁性能进行了对比研究.形成历程可归纳为:以α-FeOOH和γ-FeOOH为原料制备的前驱体α和前驱体γ均为针状结晶态BaCO3包覆FeOOH复合物,前驱体在焙烧过程中经过FeOOH脱羟基反应、中间相α-Fe2O3和BaFe2O4生成反应及两中间相反应得到终产物BaFe12O19.然而,前驱体α焙烧中间相α-Fe2O3直接由α-FeOOH脱羟基形成,而非γ-FeOOH脱羟基生成的γ-Fe2O3再经相转变而形成,因而其结晶有序程度相对较高;这进一步引起发生BaFe2O4生成反应时,前驱体α焙烧物中BaCO3的结晶有序程度较高且其焙烧中间相BaFe2O4生成速率略低和结晶有序程度略高.这些差异导致前驱体α1000℃焙烧物的结晶有序程度和纯度均低于前驱体γ1000℃焙烧物,但颗粒长径比却较高,进而引起前驱体α1000℃焙烧物呈现较高的矫顽力、饱和磁化强度和剩余磁化强度.     

铁基122体系超导体的微结构与物性研究

铁基超导体的发现再次掀起了高温超导的研究热潮,由于铁基高温超导体具有丰富的结构和物理性质,近十年来一直是科学界的重要研究领域之一.目前在多个典型的铁基超导体系中已经证实,存在着结构相变和多重有序态之间的关联与竞争.微结构研究和原位电子显微镜分析表明,典型122超导体系AFe_2As_2(A=Ca,Sr,Ba,Eu等)在低温区发生四方相到正交相结构相变,产生丰富的孪晶和微结构现象.在CaFe_2As_2中存在织呢(tweed)结构,并在Ca原子层引起准周期结构调制,平均周期为40 nm.在K_yFe_(2-x)Se_2超导体系中,存在丰富的相分离现象,在a-b面内出现了复杂的畴结构.此外,A位元素的替代对AFe_2As_2体系母相材料的结构特性和低温结构相变有重要影响,从而引起超导电性改变.     

Nd_2Fe_(14)B单晶的磁性和顺磁性

稀土——过渡族永磁材料已引起人们的广泛兴趣,它是从研究Sm-Co永磁体开始发展到Nd-Fe-B的。为了研究这种强磁材料的磁性起源,研究单晶体的磁性是一个很重要的方面,它可以为改进永磁材料性能提供依据。我们实验室已长成质量优良的Nd_2Fe_(14)B单晶,其生长工艺及有关晶体结构的研究已另有文章报道。本文介绍有关磁性的实验结果,其中包括饱和磁化强度及磁晶各向异性随温度的变化关系及高温下的顺磁特性。比较铁磁态和顺磁态下磁性电子的区别,可以了解磁性原子中磁性电子的运动状态,从而为理论分析提供有用的信息。     

LnGa_(1-x)V_xO_3的结构、价态与磁性

ABO_3型稀土复合氧化物由于其具有特殊的电、磁性质,良好的催化性能及气敏性能,在固体物理及固体化学领域中受到人们的重视,ABO_3型稀土镓酸盐体系便是其中之一,它在发光等方面有自己的特点.钒是有广阔应用前景的过渡元素之一,作为取代离子形成LnGa_(1-x)V_xO_3化合物尚未见报道.因此本文着重对这类化合物中钒离子的价态及钒取代镓对化合物结构,磁性的影响进行探讨,从而进一步了解稀土元素的近邻环境与化合物性质之间的相关规律.     

金属间化物(Sm_(1-x)Pr_x)_2Fe_(17)及其氮化物的磁性和Mssbauer谱研究

自1990年Coey等通过气相掺氮法制备了R_2Fe_(17)N_x化合物,使R_2Fe_(17)间化物磁性能得到很大改善,由此引起有关科学家的广泛兴趣,近年研究结果表明Sm_2Fe_(17)N_x具有优良的内禀磁性,但除Sm外,其余稀土元素构成的2:17型氮化物的易磁化方向却为易面;加之Sm又是价格昂贵的稀土元素,这就大大地限制了它的应用.为此人们进一步寻找既能降低成本,又具有较高的磁性能的途径.本文用X射线衍射,磁测量和M(?)ssbauer谱实验方法系统地研究了金属间化物(Sm_(1-x)Pr_x)_2Fe_(17)及其氮化物的内禀磁性能及其微观机制,揭示了Pr替代Sm对上述氮化物磁性能和微观机制的影响.     

超导相Tl_(2+x)Ba_2Ca_(2-x)Cu_3O_(10)的晶体结构

继RE-Ba-Cu-O和Bi-Sr-Ca-Cu-O体系的高T_c超导相发现之后,1988年初在Tl-Ba-Ca-Cu-O体系中发现了零电阻转变温度为120K的超导体。本文研究零电阻转     

纳米Ca_(1-x)La_xF_(2+x)的离子导电性

人们对氟离子导体研究深感兴趣,是因为F~-是最小的阴离子,只带一个电荷,有利于迁移;而且氟化物形成时有相当大的自由能变化,作为隔膜材料可得高电压和高能量密度的电池;此外,氟化物结构较简单,电子电导很小,使研究离子传导的理论模型简单化。一般都采用掺杂异价氟化物的方法来提高氟离子电异率,如法国固体化学研究所对(CaF_2+YF_3)、(β-PbF_2+BiF_3)等固溶体做过研究。但对纳米氟离子导体研究国内外尚未见报道。     

Bi_(1.6)Pb_(0.4)Sr_2Ca_2Cu_(3-x)V_xO_y体系的超导电性

元素替换是探索高温超导电性机理和材料物理研究的重要途径之一。由于Bi系组分的复杂性,因此元素替换的实验研究大量集中在Bi位和Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_x组分的ca位,Cu位的替代很少。在Bi_2Sr_2Ca_(1-x)Gd_x,Cu_(2-x)Li_xO_(8+d)体系中,Li~+部分替代Cu~(2+)引起的无序导致库仑作用的增强,因而抑制了T_c;在Bi_1.7.TPb_(0.3)Sr_2Ca_2(Cu_(3-x)sn_x)_1.2O_y体系中的情形也是如此。在(Bi,Pb)-Sr-Ca-(Cu_(1-x),Ni_x)-0(110K 相)中,T_c先随替代量的增加而迅速减小,而     

金属间化物Pr_(12.5)(Fe_(1-x)Co_x)_(81.5)B_6磁性能的研究

自1983年Sagawa等人研制成功Nd-Fe-B永磁体,开拓了第三代稀土永磁材料磁性研究的新领域之后,国内外对R_2Fe_(14)B系列及其相应的取代化合物的结构和磁性方面进行了广泛的研究,其中相当大量的工作是集中在如何改善和提高这类永磁材料的居里温度。本工作主要使用穆斯堡尔效应方法研究不同Co含量的Pr_(12.5)(Fe_(1-x)Co_x)B_6金属间化物,确定其磁性能的变化和相应的微观机制。     

淬火速率和热处理对快淬Co_(84-x)B_xZr_(16)合金硬磁性的影响

Zr 含量为10at%左右的非晶态 Co-Zr 基合金,具有优异的软磁性能.然而,增加 Zr的含量,用快速急冷方法可制备成 Co-Zr 基新型永磁材料.快淬 Co_(100)-_xZr_x,合金的室温矫顽力可从 x=12时的80kA/m 增加到 x=18时的250kA/m.当 Zr 含量接近17at%时,Co-Zr 合金近似为单相,居里温度 T_0约785K,室温各向异性场 H_a=3.1T(Co_(82)Zr_(18)).在 Co-Zr 合金中,用适量的 B 替代 Zr 或 Co,都有利于矫顽力的提高.我们已报道     

新型铁基微晶合金磁性能的新水平

定义1 设G是一个有限群,S G\{1}且S~(-1)={s~(-1)|s∈G}=S,在G上的以S为特征集的Cayley图,记为Γ(S;G),定义为V(Γ(S;G))=G,E(Γ(S;G))={(g,sg)|g∈G,s∈S}。如果S生成G,则Γ(S;G)连通;否则它由[G:]个分支组成,每个分支同构于     

新型铁基微晶合金磁性能的新水平

在文献[1,2]中,报道了我们研究的一些新型铁基微晶合金的磁性能,1990年6月,这类合金的磁性能又达到了新的更高水平。表1列出了无磁场退火的微晶合金Fe_(73.1)Cu_(1.2)-Nb_(3.2)Si_(12.5)B_(10)(合金1)和Fe_(73.4)Cu_(1.1)Mo_3Si_(12.5)B_(10)(合金2)的直流起始磁导率μ_i、最大