Синтез, строение и свойства сверхпроводников на основе арсенидов и селенидов железа с щелочными металлами (1105742), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Ампулы закреплялись на конце длинного металлического штока и помещались внутрь двух вложенных друг в друга компенсированных катушек. Охлаждениеобразца проводилось в токе гелия. Полезный сигнал после прохождения через усилительизмерялся на синхронном детекторе.Измерения электросопротивления и коэффициента Холла были выполнены наустановке PPMS AC Quantum Design в полях до 9 T в температурном диапазоне 4.3 – 300K. Линейные размеры кристаллов были измерены с помощью микроскопа Zeiss Stemi2000-C stereo. Электрические контакты из Ag или Au проволоки диаметром 0.05 мм былиприкреплены к кристаллу с помощью In-Ga эвтектики или серебряной пасты. Измеренияпроводили по стандартной четырехконтактной схеме. Все работы по созданию контактови монтажу кристаллов на держатель проводили в аргоновом боксе.Измерения теплоемкости были выполнены на установке PPMS AC Quantum Designв полях до 9 T в температурном диапазоне 1.8 – 60 K после охлаждения в FC режиме релаксационнымметодом.Восновуобработкирезультатовизмеренияудельнойтеплоемкости релаксационным методом положена модель «2τ».
Между образцом и резервуаром в системе устанавливается тепловое равновесие. Если повысить температуруобразца на величину ∆Т по сравнению с температурой резервуара, а затем прекратить нагревание, то процесс изменения температуры образца с течением времени может бытьописан уравнением ∆T(t) = Aexp(–t/τ1) + Bexp(–t/τ2). В этом уравнении t – время , τ1 = C/κ время релаксации в подсистеме «образец - связь», определяющееся теплоемкостью образца С и теплопроводностью κ в этой подсистеме, τ2 – время релаксации в подсистеме«связь - резервуар», А и В – свободные параметры.Мессбауэровские спектры57Fe получены на спектрометре EM-1104 LT электро-динамического типа, работающем в режиме «постоянного ускорения».
В качестве70источника использовался57Co(Rh), а в качестве эталонного поглотителя – α-Fe. Все про-цедуры по подготовке образцов проводились в аргоновом боксе. Поликристаллическиеобразцы перетирались в агатовой ступке и наносились тонким равномерным слоем на кусок пленки Parafilm, помещенный на дно пластиковой кюветы, которая закрываласьспециальной крышкой. Места контакта крышки и кюветы плотно заклеивались скотчемдля предотвращения доступа воздуха во время транспортировки образца. Образец помещался в держатель, места контакта крышки и кюветы герметизировались дляпредотвращения доступа воздуха во время транспортировки образца.Электронная дифракция и электронная микроскопия.
Ряд монокристаллических образцов изучен методами электронной дифракции (ED) и просвечивающейэлектронной микроскопии высокого разрешения (HRTEM) на микроскопах:1. Titan G3 80-300 при ускоряющем напряжении 120 кВ, FEI Tecnai G2 при ускоряющем напряжении 200 кВ (EMAT, Антверпен, Бельгия);2. FEI Tecnai G2 при ускоряющем напряжении 300 кВ (CRISMAT, Кан, Франция)Теоретическая симуляция электронограмм и HRTEM изображений была выполненас помощью программного обеспечения MacTempas и Crystal Kit.Рентгеноспектральный микроанализ проводился на растровых электронныхмикроскопах JEOL JSM 6490 LV и Philipps XL30, IN400 (вольфрамовый катод) с разрешением по энергии (EDX) или длине волны эмиссии (WDX) с использованием в качествевнутренних стандартов кристаллов FeAs для определения Fe и As, металлических TM(TM = Co, Ni, Rh, Ru) для определения содержания допанта, и альбита NaAlSi3O8 для определения Na.
Микроанализ проводили на приставке к электронному микроскопу длямикроанализа INCA X-sight (Oxford Instruments). Обработку спектров проводили с использованием программного пакета INCA.Спектрометрия с индуктивно связанной плазмой была проведена на спектрометре Agilent 7500C Quadrupole с масс-спектрометрическим или эмиссионным методомдетектирования. Кристаллы для определения отбирали в аргоновом боксе, очищали отфлюса и помещали в конические пробирки из полипропилена.
Массу кристаллов определяли по разности масс пустой пробирки и пробирки с навеской. Кристаллы растворяли в 2мл HNO3 (осч 18-4 ГОСТ 11125-84, Химмед), добавляли 45 мг NH4F (осч 3-5 ТУ 6-09-82771, ИРЕА) в качестве комплексообразователя и проводили ультразвуковую обработку втечение 7 часов при 80оС.
Полученный раствор количественно переносился в пластиковую колбу из полипропилена (V = 25 мл), доводился до метки водой высокой очистки(Ω = 0.6 – 0.7 МОм), а затем разбавлялся до рабочих концентраций ~10-8 моль/л.71Для исследования монокристаллических образцов 111 методом ARPES (фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением) отобранные кристаллы приклеивали кдержателям с помощью серебросодержащего токопроводящего эпоксидного клея (EPOTEK H27D), а сверху прикрепляли специальные металлические шляпки (“top posts”). После высыхания клея приготовленные образцы помещали в ампулы, сушили 1 ч вдинамическом вакууме при T = 150oC и запаивали.
Вскрытие ампул проводили непосредственно перед измерением. Таким образом, время контакта образцов с воздухомсокращали до минимума, свежий скол получали непосредственно перед экспериментомударом по металлической шляпке. Измерения были проведены на станции UE-112 синхротронного центра BESSY II (13 ARPES). Эксперимент проводился в высоком вакууме10-11 мбар. Используемая энергия фотонов находилась в диапазоне 15-50 эВ, разрешениепо энергии составляло 3-6 мэВ.Изучение I(V)- и dI/dV-характеристик, полученных на наноступеньках на поверхности криогенных сколов образцов при Т = 4.2 K, проводилось следующимиметодами:1. Андреевскаяспектроскопияконтактовтипасверхпроводник–металл–сверхпроводник (S-n-S), основанная на эффекте многократных андреевских отражений [349];2. Метод внутренней андреевской спектроскопии на стопочных контактах типа S-n-Sn-...-S, реализующихся на ступеньках и террасах криогенных сколов слоистых образцов и представляющих собой несколько последовательно соединенных SnSконтактов (эффект внутренних многократных андреевских отражений [350]).В контактах на микротрещине ("break-junctions") туннельный режим реализуетсяпри механическом соприкосновении двух сверхпроводящих криогенных сколов [351].
Дляих создания образец монтируется на специально подготовленную подложку таким образом, чтобы ось c была перпендикулярна плоскости подложки, и закрепляется In-Gaприпоем. Была использована стандартная четырёхконтактная схема − два токовых и двапотенциальных контакта. Подложка предварительно прикрепляется к П-образной пружине-столику из бериллиевой бронзы толщиной 0.2 мм. Микротрещина в кристаллах быласоздана при гелиевой температуре с помощью микрометрического винта, который, надавливая на П-образный пружинящий столик, изгибает подложку с образцом, что приводит кобразованию микроразлома в образце. Для регистрации спектров динамической проводимости(dI/dV-характеристик)применялсястандартныймодуляционныйметод,основанный на стабилизации амплитуды модулирующего напряжения на потенциальныхконтактах образца путём подбора амплитуды тока модуляции.72IV.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ4.1. Получение и характеризация NaFeAsСогласно литературным данным, для получения образцов допированных AEFe2As2(AE = Ba, Sr, Ca) и LiFeAs наиболее часто используются методы роста из расплава Sn [217,289] или же из расплава собственных компонентов (“self-flux”) [292, 293]. В качествефлюсов применяются FeAs, AAs (A = K, Na, Ba и др.), что исключает возможное изменение катионного состава за счет включения компонентов флюса. В случае NaFeAs, вотличие от других железопниктидов, флюс олова неприменим, т.к.
в системе Na-Sn-Asсуществуют стабильные тройные соединения3. На рис. 38, С показаны мелкие кристаллиты гексагональной формы, полученные при попытке вырастить NaFeAs из флюса Sn.Микрокристаллы по данным РСМА содержат Na, Sn и As в соотношении 1:1:1 и не содержат Fe. Поэтому для выращивания кристаллов ферроарсенида натрия NaFeAs мыиспользовали флюс FeAs и/или NaAs.Fe0,001,000,250,75Fe2As0,50NaAs+Fe0,50FeA sFeAs2NaFeA s0,750,25Na+FeAs1,00As 0,00NaAs0,250,50(a)Na 3As0,750,001,00NaРис. 38.
A – Треугольник составов для тройной системы Na-Fe-As с указанием некоторых бинарных соединений и стартовых составов. Синяя линия: исх. вещества Na+FeAs в мол. соотношениях от 1.6:2 до 1:5.Красная линия: исх. вещества NaAs + Fe в мол. соотношениях от 2.5:1 до 5:1. B – монокристалл NaFeAs,выращенный методом self-flux из NaAs и Fe в соотношении 2.5:1. С – попытка вырастить NaFeAs из флюсаSn. Микрокристаллы по данным РСМА содержат Na, Sn и As в соотношении 1:1:1 и не содержат Fe3Известны фазы NaSn2 As2 (пр. гр. R-3m) [352], Na2SnAs2 (пр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
