Fe Se1-xTex (x~0, 0.5,和1.0)的磁性和超导性外文翻译资料

 2023-03-14 06:03

本科毕业设计(论文)

外文翻译

Fe Se1-xTex (x~0, 0.5,和1.0)的磁性和超导性

作者:A. V. Fedorchenko, 1 G. E. Grechnev, 1 V. A. Desnenko, 1 A. S. Panfilov,1 S. L. Gnatchenko, 1 V. V. Tsurkan, 2,3 J. Deisenhofer,2 H.-A. Krug von Nidda, 2 A. Loidl,2 D. A. Chareev, 4 O. S. Volkova,5 and A. N. Vasiliev 5

国籍:

  1. B. Verkin低温物理与工程研究所,乌克兰国家科学院,47列宁大街,哈尔科夫61103,乌克兰
  2. 德国奥格斯堡大学第五物理研究所电子相关与磁性研究中心,德国奥格斯堡86159
  3. 摩尔多瓦科学院应用物理研究所,摩尔多瓦共和国基希讷乌MD-2028、
  4. 俄罗斯科学院实验矿物学研究所,莫斯科切诺格罗夫卡142432地区、俄罗斯
  5. 莫斯科国立大学物理系,莫斯科119991,俄罗斯

出处:LOW TEMPERATURE PHYSICS

FeSe1-xTex(x~0、0.5和1.0)化合物的磁化在高达50 kOe的磁场和2-300 K的温度下进行了研究。在FeSe0.963和FeSe0.5Te0.5中,分别在Tc~8 K和13.6-14.2 K时发现超导转变。对于大多数样品,正常状态下磁化曲线的非线性说明这些化合物中存在大量铁磁性杂质的。考虑到这些杂质的影响,FeSe0.963、FeSe0.5Te0.5和FeTe的本征磁感应强度被估计为随着Te含量的增加而逐渐增加。对于FeTe来说,在TN~70 K时,磁化率随着温度的降低而急剧下降,这可能与反铁磁排序有关。为了阐明所观察到的磁性能,在局部自旋密度近似的情况下,对FeSe和FeTe进行了增强磁化率的 ab initio计算。

  1. 简介

随着最近铁磷族化合物Tc超导体(SCs)的发现,对新的超导体研究迅速扩展到各种铁基平面化合物。其中,铁硫族化合物FeSe1minus;xTex的特点是结构简单。它们属于所谓的“11”型铁基SC,在四面体Se或Te环境中,由铁硫族化合物层与方形平面的铁薄片组成,与铁磷族化合物保持相同的Fe 2电荷状态。在缺少硒的FeSe化合物中观察到在适中的转变温度Tc~8 K下的超导性,而在约50%的Te取代量下,Se被Te部分取代产生Tc~15 K。然而,最近关于FeSe在高温下的超导体(Tc~27 K,34 K,35 K和37 K)的研究引起了人们对FeSe1 - xTex物理性质的极大兴趣。

据估计,铁基超导体中的电子-声子相互作用很小,不能产生传统的超导性,而且越来越多的人认为,铁基超导体的超导性是由自旋波动驱动的,这是由于FeSe和相关化合物中接近磁性不稳定。在铁基超导体的母化合物中发现了巡回自旋密度波(SDW),这导致了相对较小的有序磁矩,并且在高于TSDW的温度下,磁化率基本上是非居里-韦斯行为。另一方面,未掺杂FeTe化合物不是超导的,而是磁性有序的。此外,在FeTe化合物中发现的磁性结构与母体砷化铁SC化合物有很大的不同,尽管DFT计算预测了类似的费米表面嵌套.本文认为FeTe Se体系中的电子是局域的,接近于Mott-Hubbard跃迁,局域磁矩通过短程超交换相互作用,而超导性是由共振价键和激子绝缘体物理共同促进的.

目前,关于FeSe1 - xTex化合物的电子结构、磁性和超导性之间的相互作用存在相当大的争议,其复杂的磁性性质仍然没有很好地表征或了解。FeSe1minus;xTex体系在正常状态下磁化率的实验数据尚不完整和矛盾的。FeSe1minus;xTex体系可能与磁性杂质和二次相的存在有关。因此,进一步研究它们的磁性和超导性质以及它们随掺杂、压力和温度的变化规律,有助于揭示这类铁基超导体的高温超导机理。

为了发现超导机制及其与自旋涨落预期影响的关系,确定铁基超导体的本征磁化率是非常重要的。本文报道了FeSe1minus;xTex化合物在正态磁化率研究中的一些实验结果。本研究的主要目的是发现和区分母相的磁性性质与第二相和杂质的贡献。实验采用密度泛函理论DFT对FeSe和FeTe的电子结构和磁化率进行从头算。因此,本研究的目的是进一步阐明FeSe1minus;xTex体系的磁性性质与化学和结构组成之间的关系,以及超导性与磁性不稳定性之间的相互作用。

  1. 实验细节及结果

采用常规固相合成法获得了FeSe0.963和FeTe0.95多晶样品。起始化学物质为粉末铁(Merck, 99.5%,10 lm)和通过浮区法清洗的结晶硒和碲。这些化学品按照化学计量的比例混合在一起,Fe : Se =1:0.963 以及Fe:Te=1:0.95, 密封在真空(10minus;4 bar)石英玻璃中,在700 K下退火14天。反应混合物在丙酮下的玛瑙研钵中研磨,然后在1-1.2吨的压力下压成直径为6mm的原片,然后在真空的硅玻璃管中在700k下退火20天。合成的两种物质均在反射光显微镜下观察,并通过x射线粉末衍射(XRD, Co Karing;辐射,Fe过滤器)和电子显微分析(CAMECA SX100, 15 kV )进行分析。

采用自通量法缓慢冷却生长了x~0.5和1的单晶,并制备了两组样品。用x射线衍射对样品的物相含量进行了检测。在这里,我们将多晶和单晶样品分别称为P和S,后面加上一个序列号。用超导全量子干涉装置(SQUID)磁强计在50 kOe和2 - 300 K的温度下进行了直流磁化研究。对于单晶,磁场沿四方c轴施加。

在低磁场测定的磁化率与温度的关系(图1)没有明显的特征。FeSe0.963(P)和FeSe0.5Te0.5(S1)的低温特性分别与在Tc~8和13.5 K处的超导相变有关。FeSe0.5Te0.5单晶SC转变的详细数据如图2所示。第二系列样品的Tc~14.2 K值接近FeSe1minus;xTex族x~0.5在环境压力下观察到的最大Tc值。

图1:在磁场H=200 Oe、零场冷却(ZFC)条件下,测定了FeSe0.963、FeSe0.5Te0.5和FeTe(FeTe0.95)磁化率的温度依赖性。

图2:S1和S2两系FeSe0.5Te0.5单晶超导转变附近的低场磁化率。

图1中可以看到在125 K时磁化率有明显的异常。在此温度以下磁化率在零场冷却(ZFC)和场冷却(FC,图中未显示)之间表现出显著的不可逆性磁化数据。这可能与磁铁矿(Fe3O4)杂质有关,与在TV~120-125 K处的磁铁矿中观察到的Verwey转变有关。

对于FeTe(S1)和FeTe0.95(P),磁化率中的阈值尖点也出现在70 K附近。根据最近对FeTe的中子散射测量,这一特征对应于具有相当复杂的磁性结构的反铁磁(AFM)序,以及同时从四方晶格(在高温下)到扭曲的斜方晶相的结构转变。

这些样品中相对大量的铁磁性杂质(FM)可以用图3中的磁化数据M(H)很容易地说明。一般来说,在高磁场下,M(H)依赖表现出线性行为(图3中虚线),其斜率由主机(即:固有的)样品的磁化率。通过外推到零场,我们得到了样品FM杂质的饱和矩值;它们的变化范围在25到300 emu / mol之间,与温度的关系不大。

图3:一些FeSe1minus;xTex化合物在不同温度下的磁化数据

尽管存在明显的FM杂质效应,但利用图3所示的磁化数据,可以从对应的M(H)曲线在高场下的线性部分的斜率估算出我们样品的主磁化率,并具有足够的精度。在某些固定温度下,主磁化率的结果值在图4中,我们还显示了详细的主磁化率数据,这些数据是利用在30 kOe磁场中测量的磁化强度M(T)的温度依赖性方程得到的。这里假设FM杂质的饱和矩Ms是恒定的,等于给定样品的温度平均值。

图5为第二系FeSe0.5Te0.5和FeTe单晶在选定温度下的磁化数据。与第一个系列(见图3b)相比,FeSe0.5Te0.5样品对FM杂质的饱和矩明显降低。此外,无论是在性质上还是在感受性的大小上,其宿主磁化率(图5a中的插图)与第一系列样品的温度依赖性明显不同(图4)。如图5b中FeTe的线性M(H)依赖性所示,该样品中没有可检测到的FM杂质。其磁化率的温度依赖性如图6a所示,在相变附近表现出几乎相同的行为磁化率对于多晶FeTe0.95样品和第一系列的FeTe单晶(图4),但这种影响在规模上更为明显。在将样品加热到200 K左右,随后冷却到转变温度以下(图6b),在磁化率曲线上观察到一个小的滞后现象。参考文献22中也报道了磁化率对FeTe的类似行为。

图5:FeSe0.5Te0.5(a)和FeTe(b)第二系单晶(S2)在不同温度下的磁化数据。图中为FeSe0.5Te0.5的主磁化率随温度的变化,由其高场强磁化数据得到。

图6:FeTe晶体(S2)单晶(a)磁化率的温度依赖性及其在T~70 K相变附近的滞后行为(b)

样品的基本实验超导特性和磁性特性如表1所示。

表1:FeTe1minus;xSex化合物室温和零温度下的超导转变温度Tc(K),FM杂质饱和磁矩Ms(emu/mol)和主磁化率(本质的)(10minus;3 emu/mol)

  1. 结论

研究了FeSe1minus;xTex(x~0、0.5和1.0)在2 -300 K温度范围内的磁化率。FeSe0.963和FeSe0.5Te0.5样品分别在8 K和13.6-14.2 K下检测到了超导相变。对于大多数样品来说,在正常状态下磁化曲线的非线性说明铁磁杂质的含量很高。考虑到这些杂质效应,估计硫系铁元素FeSe0.963、FeSe0.5Te0.5和FeTe系列的本征磁化率随Te含量的增加而逐渐增加约10倍。

电子结构的从头计算和顺磁对FeSe化合物磁化率的贡献表明,该体系接近于一个量子临界点,这种接近可以导致强自旋涨落。在外磁场中顺磁化率的计算值与实验值较为接近。在FeSe中,Van Vleck对总磁化率的影响占到20%,主要来自Fe的d电子,在与实验数据的比较中不可忽视。数值计算结果表明,巡游磁学理论对描述FeSe系统的磁性能是有意义的。

对FeTe而言,在TN~70 K时,磁化率随温度的降低而急剧下降,这可能与反铁磁有序有关。LSDA计算顺磁化率(图9)对结构参数z有很大的敏感性。因此,详细研究压力对磁化率的影响将有助于进一步解决FeTe顺磁态的性质问题。对于FeTe,还需要对磁化率进行严格计算,这需要考虑TN以上局部磁矩的无序性。特别是,最近采用的从头开始的DLM方法似乎非常有前途,可以作为揭示磁化率(T,P)行为的一种手段。

图9:计算了LSDA优化的(87 Aring;3)单元体积下FeTe的顺磁化率随内部晶格参数Z的变化。c/a比值固定于实验环境压力值

剩余内容已隐藏,支付完成后下载完整资料


英语原文共 8 页,剩余内容已隐藏,支付完成后下载完整资料


资料编号:[596322],资料为PDF文档或Word文档,PDF文档可免费转换为Word

原文和译文剩余内容已隐藏,您需要先支付 30元 才能查看原文和译文全部内容!立即支付

以上是毕业论文外文翻译,课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。