Синтез, строение и свойства сверхпроводников на основе арсенидов и селенидов железа с щелочными металлами (1105742)
Текст из файла
Московский Государственный Университетимени М. В. ЛомоносоваХимический факультетКафедра неорганической химииНа правах рукописиРослова Мария ВладимировнаСИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА СВЕРХПРОВОДНИКОВНА ОСНОВЕ АРСЕНИДОВ И СЕЛЕНИДОВ ЖЕЛЕЗАС ЩЕЛОЧНЫМИ МЕТАЛЛАМИ02.00.21 – химия твердого телаДиссертация на соискание ученой степеникандидата химических наукНаучный руководитель:доктор химических наук,ведущий научный сотрудникМорозов И.В.Москва – 2014ОГЛАВЛЕНИЕI.
ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................................... 4II. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................................................. 92.1. Структурное разнообразие железопниктидных и железохалькогенидныхсверхпроводников ............................................................................................................................
102.2. Электронная структура, сверхпроводимость и магнетизм ................................................ 182.3. Магнитная структура и фазовые переходы .......................................................................... 232.4. Замещение в железопниктидах и железохалькогенидах .................................................... 372.5. Синтетические подходы к получению железопниктидов и железохалькогенидов ....... 492.5.1. Поликристаллические образцы.................................................................................... 492.5.2. Рост монокристаллов ................................................................................................... 502.5.3.
Тонкие пленки и провода ............................................................................................... 582.6. Объекты исследования и постановка задачи........................................................................ 61III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ........................................................................................ 63IV. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ ................................................................................... 734.1. Получение и характеризация NaFeAs....................................................................................
734.2. Мессбауэровское исследование локального окружения и сверхтонкихвзаимодействий ядер 57Fe в NaFeAs.............................................................................................. 784.3. Исследование замещения железа в слое проводимости на 3d и 4dэлементы впорошках NaFe1-xTMxAs ..................................................................................................................
844.4. Сверхпроводимость и магнетизм в монокристаллах NaFe1-xTMxAs, TM = Co, Rh ........ 894.5. Экспериментальные исследования природы сверхпроводящей щели вNaFe1-xTMxAs, TM = Co, Rh ............................................................................................................ 964.6. Особенности низкотемпературного поведения монокристаллических образцовNaFe1-xTMxAs, TM = Cr, Mn, Ni, Pd ..............................................................................................
1004.7. Синтез и кристаллическое строение образцов K1-xNaxFe2As2 ......................................... 1044.8. Анизотропия сверхпроводящей щели в K1-xNaxFe2As2 ..................................................... 1084.9. Синтез KxFe2-ySe2 и исследование влияния допирования кобальтом намикроструктуру композита .......................................................................................................... 11524.10. Получение фаз RbxFe2–ySe2 и исследование их морфологии и физических свойств . 1184.11.
Выявление микроструктурных особенностей сверхпроводящего инесверхпроводящего образцов RbxFe2-ySe2 ................................................................................ 1234.12. Исследование электронного спектра сверхпроводящего RbxFe2-ySe2 методомвнутренней Андреевской спектроскопии на микротрещине .................................................. 1304.13. Выявление зависимостей между особенностями структуры и сверхпроводимостью всемействах 111 и 122 .....................................................................................................................
132V. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ........................................................................... 135VI. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ...................................................................................................... 1373I. ВВЕДЕНИЕАктуальность темы.Сверхпроводимость привлекает внимание исследователей в течение более ста лет.Однако сложность этого явления, от уровня теоретических представлений до практикиполучения материала, существенным образом тормозит его применение. Открытие в 2008г. сверхпроводимости с критическими температурами до 56 К в оксопниктидах железаLnFeAsO1-xFx (Ln = La – Gd), а вслед за ними и в бескислородных ферроарсенидах иферроселенидах щелочных и щелочноземельных металлов вызвало громадный интерес внаучном сообществе. Высокие критические поля и относительно низкая анизотропияделают эти соединения весьма перспективным для практического применения.
С другойстороны, железосодержащие сверхпроводники представляют собой новую платформу дляизучениясверхпроводимостикакявления.Ихнеобычностьзаключаетсявэкспериментально наблюдаемом сосуществовании сверхпроводимости и магнитногопорядка, обусловленного тем, что как эффекты куперовского спаривания, так и обменныевзаимодействиямеждуионамиразыгрываютсявподрешеткежелеза.Общейкристаллохимической особенностью всех железосодержащих сверхпроводников являетсяслоистая структура, образованная за счет чередования т.н.
слоев зарядовых резервуаров ипроводящих слоев с антифлюоритоподобным строением [FeX], где X = As, Se.Исследуемые фазы 122 (KFe2As2 и AxFe2-ySe2, где A = K, Rb) содержат в слое зарядовогорезервуара плоские сетки из атомов щелочного металла, а фазы 111 (NaFeAs и егопроизводные) включают более компактные гофрированные слои из атомов Na. Путем изои гетеровалентного замещения атомов в обоих слоях можно варьировать кристаллическуюи электронную структуру этих соединений в широких пределах. Получение сведений обособенностях поведения материалов семейств 111 и 122 с сочетанием сверхпроводимостии магнетизма представляет на сегодняшний день исключительный интерес.
Близостьсверхпроводящего и антиферромагнитного основных состояний в NaFeAs позволяютсделать предположение о важной роли спиновых флуктуаций в формированиисверхпроводящего состояния в нем, тогда как в соединениях AFe2As2 и AxFe2-ySe2, где A –щелочной металл, механизм возникновения сверхпроводимости может значительноотличаться.
Таким образом, целью работы является синтез и изучение взаимосвязисостав – структура – свойства в сверхпроводящих арсенидах и селенидах семейств 111 и122, используя в качестве инструмента изо- и гетеровалентное замещение в этихсоединениях.Для достижения этой цели решались следующие задачи:41. Получение соединений семейств 111 и 122 и исследование возможности замещения какв проводящих слоях, так и в слоях зарядового резервуара;2. Рост монокристаллов с заданным составом, пригодных для проведения физическихизмерений;3.
Изучение влияния замещения на кристаллическое строение полученных соединений исверхпроводимость в них;4. Исследование локальной структуры и магнитных взаимодействий, приводящих ксосуществованию магнетизма и сверхпроводимости в изучаемых системах.Для решения задач, поставленных в работе, применялся комплекс современныхсинтетических и инструментальных методов. Для получения поликристаллическихобразцов применялась методика ампульного синтеза, для роста кристаллов использовалсяметод кристаллизации из расплава собственных компонентов.
Состав и структураобразцов определялись методами масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой(ИСП-МС),рентгеновскойдифракции(РСА),локальногорентгеноспектральногомикроанализа (РСМА), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и электроннойдифракции (ЭД). Проводилось изучение температурной зависимости магнитных,транспортных и тепловых свойств образцов. Для определения локального окружения имагнитного состояния атомов Fe использовалась мессбауэровская спектроскопия.Научная новизна работы заключается в следующих положениях, выносимых назащиту:1.
Синтезирован ряд продуктов замещения железа на 3d и 4d элементы составаNaFe1-xTMxAs. Замещение приводит к увеличению Tc в случае TM = Co, Ni, Rh, Pd иподавлению перехода в сверхпроводящее состояние в случае TM = Cr, Mn. ОбразцыNaFeAs с замещением Fe на Rh, Pd, Cr, Mn синтезированы впервые.2. Совместное применение комплекса различных инструментальных методов позволиловыявить тонкие различия в локальном окружении и магнитном состоянии атомов Fe вNaFeAs и получить новые сведения о природе магнитного фазового перехода в этомсоединении.3.
Впервые установлена возможность замещения в катионной подрешетке KFe2As2 (Fe на3d или 4d элементы, а также K на Na), что приводит к уменьшению Tc, вследствиереализации редкого для железопниктидов сценария d-волновой сверхпроводимости.4. Получены составы с различным катионным дефицитом в системах A xFe2-ySe2 (A = K,Rb). Комбинацией методов ЭД и ПЭМ выявлено, что сверхпроводимость в этихсистемах не связана со сверхструктурным упорядочением в подрешетке Fe. Найдены5микроскопическиекритерииразличиямеждусверхпроводящимиинесверхпроводящими образцами AxFe2-ySe2.Практическая значимость.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
