狄拉克材料CaMnBi2的单晶制备与物理性质研究

采用高温助溶剂方法制备出各向异性狄拉克材料CaMnBi2的高质量大尺寸单晶样品.综合运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜-能量色散X射线光谱仪系统(SEM-EDX)、综合物性测量系统(PPMS)等测试手段对CaMnBi2高质量单晶样品的晶体结构、化学成分、电学、磁学和热学性质进行了系统的研究.结果表明:CaMnBi2的晶体结构是由MnBi(1)四面体层、Ca原子层以及Bi(2)四方格子层构成,它们按照MnBi(1)-Ca-Bi (2)-Ca-MnBi(1)的顺序沿c轴方向堆垛形成“三明治”型层状结构;这些不同的结构层对物理性质有不同的作用,其中Bi(2)四方格子层对电输运性质和狄拉克电子起主要作用,而MnBi(1)层中Mn2+对磁学性质的起着决定作用.这两个功能层的共同作用下该材料具有层状准二维电子系统的典型特征,并且表现出金属反铁磁(TN=270 K)行为.     

类铁基超导材料BaMn2Bi2电输运性质的各向异性

层状过渡金属化合物BaMn2Bi2与“122”型铁基超导材料BaFe2As2具有十分相似的特征,不仅具有相同的四方ThCr2Si2晶体结构,而且都是反铁磁基态.我们采用助溶剂法制备了BaMn2Bi2的高质量大尺寸单晶样品,通过X射线衍射、能谱分析系统、综合物性测量系统表征了该单晶样品的晶体结构、化学成分和电输运性质,并对其电输运性质的各向异性进行了系统的研究.研究发现:零磁场下BaMn2Bi2的面内电阻率和面间电阻率从300 K到100 K随温度下降而下降,表现出坏金属行为;但是100 K以下随温度下降而上升,表现出半导体行为,其激发能约为2.5～3 meV.施加9T磁场后,100 K以上两个方向的磁阻仅为5;左右,而100 K以下两个方向磁阻都逐渐下降,直到1.8K达到-18;左右.无论是否施加磁场,BaMn2Bi2的面内电阻率和面间电阻率都没有表现出明显的各向异性.     

烧结温度对相分离锰氧化物中磁相变的影响

采用标准固态反应法,在不同的烧结温度下制备了Pr0.6Ca0.38Ba0.02MnO3和Pr0.6Ca0.4Mn0.98Ga0.02O3,以研究烧结温度对样品颗粒尺寸以及磁相变的影响。通过X射线衍射测试,我们发现对于这两个系列的样品,无论是Ba对Ca的替代还是Ga对Mn的替代,各样品均为菱面体对称结构,且没有任何杂相。扫描电镜实验表明,随着烧结温度的升高,两个系列样品的颗粒尺寸都将增大。研究低温下样品磁化强度随外加磁场变化(M-H)的实验结果后,我们发现随烧结温度的升高即颗粒尺寸的增大,由反铁磁向铁磁发生磁相变的临界磁场减小,而场致铁磁性将增加,这说明颗粒长大对铁磁态的发展是有利的。对比两个样品的磁性质后,我们发现Ba2+替代在破坏电荷轨道有序导致场致铁磁性的能力上比Ga3+替代要强。     

室温铁磁Sr3YCo4O10.5+δ多晶的制备及其性能研究

采用传统简便的固相烧结法制备了四方相的室温铁磁Sr3YCo4O10.5+δ多晶.热分析、X射线衍射和扫描电镜结果表明Sr3 YCo4 O10.5+δ多晶最终烧结温度应在963℃以上,较佳的烧结温度为1180℃.Sr3YCo4O10.5+δ多晶在80～300K为半导体电输运行为,较佳烧结温度多晶的室温电阻率～78.8 mΩ·cm;多晶热电势在317～1018 K随温度增加而减小,317 K时为70.74 μV/K.磁化强度-温度曲线、磁滞回线结果表明,多晶在受外加磁场、温度及晶体场的影响下,内部Co3+自旋态及磁畴壁、磁矩方向发生改变,导致多晶磁化强度变化及多晶磁性的改变.外磁场(0.1 T)下的ZFC曲线在320 K出现磁化强度最大为0.46 emu/g的Hopkinson峰,居里温度(Tc) =323 K,而FC曲线在奈尔温度(TN)=264 K时磁化强度达到最大为1.1 emu/g,TC=320 K.ZFC、FC方式下多晶均表现为室温铁磁性.     

Bi掺杂量对Mg-Si-Sn-Bi材料热电性能的影响

利用粉末冷压成型及真空烧结制备了不同Bi掺杂量的Mg-Si-Sn-Bi材料,并对制备材料组成和热电性能进行研究.结果表明,制备材料由Mg2Sn、Mg2Si和Mg2(Si,Sn)固溶体相组成.随测试温度的增加,制备材料的电阻率都急剧减小,这是典型的半导体特征.在研究范围内,掺杂Bi元素含量增加,制备材料的电阻率开始逐渐减小,但Bi掺杂量增加到一定值后,材料的电阻率又增加,而且掺杂后的材料电阻率都低于未掺杂的.制备材料的Seebeck系数是负值,表明这些材料都为n型半导体.对于掺杂Bi的材料,随着测试温度由室温增加到730 K,测得的Seebeck系数绝对值开始时轻微增加,约在240～270 K达到最大值,再随着温度增加,Seebeck系数绝对值又显著单调减小.对于掺杂Bi元素的材料,随Bi掺杂量的增加,Seebeck系数的绝对值先减少后增加,这是掺杂造成载流子浓度增加和散射过程加大相互竞争的结果.掺杂Bi的Mg-Si-Sn材料的功率因子都高于未掺杂的材料,且Bi掺杂量增加,制备材料的功率因子显著增加.对于1.29at; Bi和1.63at; Bi掺杂量的材料,功率因子分别在500 K和530 K存在一个极大值.     

上海微系统所准二维超导/石墨烯异质结研究取得突破

<正>近日,中国科学院上海微系统与信息技术研究所超导研究再获重要突破。信息功能材料国家重点实验室、超导实验室姜达、胡涛等人通过机械剥离实现石墨烯/超薄超导Bi2Sr2Ca Cu2O8+x(Bi2212)异质结,在单层晶胞乃至半层晶胞厚的Bi2212材料中发现了高于液氮温度的超导转变。Bi2212为铜基超导体的重要成员,由于在铜基超导材料系列中各向异性最强,是研究准二维超导的最     

Eu,Co共掺杂对BiFeO3陶瓷的介电性能、磁性能及磁电耦合效性的影响

采用快速液相烧结法制备Bi1-xEuxFe1-yCoyO3(x=0、0.01、0.05、0.1;y=0、0.01、0.05、0.1)陶瓷样品,研究Eu、Co共掺杂对BiFeO3介电性能、铁磁性和磁电耦合效应的影响.利用X射线衍射仪对晶体结构进行表征,结果表明:所有样品的主衍射峰与纯相BiFeO3相吻合且具有良好的晶体结构.当Co掺杂量大于0.05时,Bi1-xEuxFe1-yCoyO3发生结构相变.当f=1000 Hz时,Bi0.99 Eu0.01Fe0.99 Co0.01O3样品的介电常数是BiFeO3的12倍,而介电损耗最小.磁测量表明:室温下,除了BiFeO3和Bi1-xEuxFe0,99 Co0.01O3以外,所有样品具有较强的铁磁特性.在20kOe磁场作用下,Bi1-xEuxFe1-yCoyO3样品呈现饱和的磁滞回线,Bi0.Eu01Fe0.9Co0.1O3样品的剩余磁化强度(Mr=0.984 emu/g)是BiFeO3的328倍.在外加磁场(0～0.4 kOe)作用下,样品的磁电耦合效应(ME)随着Eu3+和Co3+掺杂量的增加而增大,Bi0.95Eu0.05 Fe0.95Co0.05O3呈现较强的磁电耦合效应,在4.5 kOe磁场的作用下,其ME值已达到4.37;.样品磁性增强的主要是Eu3+的4f电子与Fe3+或Co3+的3d电子自旋相互作用及样品中存在局域的Fe-O-Co磁耦合两者共同作用的结果.     

狄拉克材料SrMnBi2的单晶制备与物理性质研究

在真空密封的石英管中运用高温助溶剂方法制备出各向异性狄拉克材料SrMnBi2的高品质单晶样品.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜-能量色散X射线光谱仪系统(SEM-EDX)、磁性测量系统(MPMS)和综合物性测量系统(PPMS)等多种测试技术手段综合研究了高品质SrMnBi2单晶样品的晶体结构、化学组成、电学和磁性等性质.结果表明:狄拉克材料SrMnBi2在晶体结构上是一个典型的层状结构化合物,物理性质上是一个反铁磁(TN=290K)金属,具有狄拉克材料的典型特征.     

(Na1/2Bi1/2)TiO3-(Na1/2Bi1/2)(Zn1/3Nb2/3)O3无铅压电陶瓷的介电特性研究

采用固相合成法制备了(1-x)(Na1/2Bi1/2)TiO3-x(Na1/2Bi1/2)(Zn/23Nb2/3)O3(简写为(1-x)NBT-xNBZN)无铅压电陶瓷.研究了该体系陶瓷晶体结构、弥散相变特征与介电弛豫行为.X射线衍射分析表明,所研究的组成均能够形成纯钙钛矿(ABO3)型固溶体.当x≥0.5%摩尔分数时,该体系陶瓷具有三方、四方共存的晶体结构.材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷具有两个介电反常峰Tf和Tm.修正的居里-外斯公式较好的描述了陶瓷弥散相变特征,弥散指数随x的增加而增加.x≤0.5%摩尔分数的陶瓷仅在低温介电反常峰Tf附近表现出明显的频率依赖性,随x的增加,陶瓷材料在室温和低温介电反常峰Tf之间都表现出明显的频率依赖性.根据有序-无序转变和宏畴.微畴转变理论探讨了该体系陶瓷介电弛豫特性的机理.     

具有准同型相界(MPB)组成的化合物(Sr1-x Bax)2NaNb5O15的晶体生长及性质研究

用Czochralski方法生长出铁电钨青铜型单晶(Sr1-xBax)2NaNb5O15(简称SBNN),晶体沿c轴方向生长.正交-四方相的准同型相界(简称为MPB)存在于x=0.45～0.50之间;SBNN晶体是不一致熔融的化合物,在晶体成长过程中,Sr2+的分凝系数比Ba2+的大,因此具有高浓度Ba2+的SBNN晶体很难生长.晶体的居里温度是243℃,在此温度下的相变是弥散的,随频率的增加,介电常数降低.