填充式方钴矿化合物CeOs4Sb12近藤相互作用的非弹性中子散射研究

CeOs4Sb12晶体中由于导电电子与Ce3+ 4f1电子之间存在c-f杂化作用导致费米面附近存在能量间隙.这种c-f近藤相互作用和能量间隙是理解CeOs4Sb12物理性质,如近藤绝缘体行为、Ce3+磁矩在低温下猝灭以及重费米性等电、磁性质的关键.当用LAM-D中子谱仪对粉末CeOs4Sb12进行测量时,可以得到不同温度下CeOs4Sb12的非弹性中子散射谱.结果表明CeOs4Sb12中存在近藤相互作用,其作用强度为3.1 meV,证实了CeOs4Sb12为近藤绝缘体.中子测量得出CeOs4Sb12德拜温度为317 K.     

熔体旋甩法制备p型填充式方钴矿化合物Ce0.3Fe1.5Co2.5Sb12的微结构及热电性能

采用熔体旋甩法结合放电等离子烧结技术(MS-SPS)制备了p型填充式方钴矿化合物Ce_0.3Fe_1.5Co_2.5Sb₁₂,研究了熔体旋甩工艺对微结构以及热电性能的影响规律.结果表明,较高的铜辊转速和较低的喷气压力有利于提高熔体的冷却速率,使带状产物晶粒细化.薄带经SPS烧结后得到致密、基本单相、晶粒尺寸均匀细小(150—300 nm)的块体.与传统方法制备的试样相比,MS-SPS试样虽然电导率有所降低,但因具有较大的Se 关键词： 熔体旋甩 p型填充式方钴矿化合物 微结构 热电性能     

非弹性中子散射谱仪

非弹性中子散射是利用中子与材料晶格或自旋散射发生能量和动量交换来测量材料动力学性质的实验技术.非弹性中子散射谱仪可以直接测量声子谱、自旋波、晶体场等性质,且能量和动量分辨率高,在物理、材料、化学、生物等领域有广泛应用,是前沿科学研究中重要的实验仪器.本文概述了非弹性中子散射的发展过程、基本理论、散射谱仪及应用范例.     

n型BayNixCo4-xSb12化合物的热电性能

系统地研究了Ba填充分数及Ni含量对n型BayNixCo4-xSb12(x=0—0.1,y=0—0.4)化合物热性能及电性能的影响规律.n型BayNixCo4-xSb12的热导率随Ba填充分数的增加而显著下降,当Ba填充分数为0.3时,热导率随Ni含量的增加而降低,在x=0.05时,热导率达到最小值,晶格热导率随Ni含量的增加单调降低.电子浓度和电导率随Ba填充分数及Ni含量的增加而增加,塞贝克系数则随Ba填充分数及Ni含量的增加而减小.对于Ba0.3Ni0.05Co3.95Sb12试样,得到了1.2最大 关键词： n型方钴矿 填充 置换 热电性能     

Ba和Ce两种原子复合填充BamCenFeCo3Sb12化合物的合成及热电性能

用多步固相反应法结合熔融法合成了单相的两种原子复合填充的p型方钴矿化合物Ba mCenFeCo3Sb12.并探索了两种原子复合填充对其热电性能的影响规 律，研究结果表明在相 同填充分数时BamCenFeCo3Sb12化合物的电导率介于单原子Bam FeCo3Sb12和CenFeCo3Sb12填 充的化合物之间，随Ba，Ce填充分数的增加，电导率下降；当填充分数相同时，两种原子复 合填充化合物的晶格热导率较单一原子填充化合物的晶格热导率低. 关键词： 方钴矿 双原子填充 电导率 晶格热导率     

In0.3Co4Sb12-xSex 方钴矿热电材料的制备和热电性能

用熔融退火结合放电等离子烧结法制备了In_0.3Co₄Sb_12-xSe_x(x=0—0.3)方钴矿热电材料,探讨了In的存在形式,系统研究了Se掺杂量对结构和热电性能的影响.结果表明:In可以填充到方钴矿二十面体空洞处,过量In在晶界处形成InSb第二相,Se对Sb的置换使晶格常数减小,In填充上限降低;In_0.3Co₄Sb_12-xSe_x样品呈n型传导,随着Se掺杂量的增大,载流子浓度降低,电导率下降,Seebeck系数增大,功率因子有所降低;由于在结构中引入了质量波动及晶格畸变,适量的Se掺杂可以大幅降低材料晶格热导率;样品In_0.3Co₄Sb₁₂和In_0.3Co₄Sb_11.95Se_0.05的最大ZT值均达到1.0以上. 关键词： 掺杂 填充式方钴矿 热电性能     

非弹性中子散射在稀土钙钛矿研究中的应用

中子散射技术在科学研究中应用的重要性、独特性源自于中子本身的一些基本物理特点：带自旋、不带电荷、与原子核直接发生强相互作用、恰当的质量使其色散关系与一般物质内部的原子振动和磁性振动的元激发相当,以及可用于无损探测的强穿透性等。这些特点决定了中子散射探测技术在科学研究中无可替代的重要地位。经过多年发展,中子散射技术已经成为研究凝聚态物理中材料晶体结构以及磁结构的主要手段。此外由于中子的能量与物质中的元激发,如声子,磁振子等能量相当,中子散射也是研究物质动力学性质不可替代的关键技术。对于磁性材料来说,非弹性中子散射不仅可以研究对称性破缺下磁有序相的自旋波激发,而且可以直接探测无对称性破缺情况下的自旋关联。这对于研究磁阻挫等量子磁体中新奇的量子化自旋激发尤其重要。文章将主要介绍两种常用的非弹性散射谱仪,并结合最近在稀土钙钛矿结构体系中的具体应用,尤其是低维稀土自旋链中的分数化自旋子的激发,重点介绍非弹性散射技术的特色。     

填充式skutterudite化合物：BayFexCo4-xSb12的多步固相反应合成及结构

以Ba为填充原子,在x=0—3.0,y=0—0.7的组成范围内,用多步固相反应法合成了单相Ba_yFe_xCo_4-xSb₁₂化合物.用Rietveld方法对结构的精确化结果表明：合成的Ba_yFe_xCo_4-xSb₁₂化合物具有填充式skutterudite结构,Ba的热振动参数(B)比Sb,Fe/Co的大,表明在Ba_y关键词： 填充式skutterudite化合物 固相反应     

黑索金的非弹性中子散射及第一性原理计算

黑索金(环三亚甲基三硝胺, RDX, C₃H₆O₆N₆)是一种非常重要的次级炸药, 因其高能量密度及对外界刺激的低感度而具有广泛的军事和工业应用. 为了能在生产、运输、存储以及使用中对其行为进行有效控制, 人们对它的化学性质、力学性质, 尤其是起爆进行了大量的研究. 炸药的起爆是一个非常复杂的过程, 其中最主要的问题之一就是能量是如何从连续介质尺度的刺激转移到原子尺度引起吸热分解的. 根据冲击波致爆的非平衡态Zel'dovich-von Neumann-Doering模型, 声子作为最初的热载体在整个过程中起着非常重要的作用. 实验上, 非弹性中子散射技术是研究晶体中原子和分子运动动力学的有力手段, 尤其是对于包含了大部分声子晶格模式的低频区域来说极具优势. 利用非弹性中子散射技术测得了RDX 在10–104 cm^-1 范围内的振动谱, 结合固态量子化学计算, 对所测的12个振动模式进行指认. 研究结果有助于人们对起爆详细机理的认识.     

Fe对CeyFexCo4-xSb12化合物结 构和热电传输性质的影响

用熔融法合成了单相填充式skutterudite化合物Ce_yFe_xCo_4-x Sb₁₂(x=0—3.0,y=0—0.74).对Ce的填充范围,置换Fe原子对化合物的结 构及热电传输特性的影响进行了研究,Ce的填充分数随Fe含量的增加而线性增加,当Fe含量 大约为3时,Ce的填充分数达到0.74.晶格常量a随Fe含量的增加而增加,Ce的填充使晶格常 量进一步增加.当Ce填充分数达到饱和状态时,Ce_y 关键词： 填充式skutterudite化合物 晶体结构 热电传输性质     

基于第一性原理分子动力学的填充方钴矿热输运性质及微观过程的研究

对于重要热电材料之一的填充方钴矿材料,其低热导率的成因存在两种观点:1)填充原子的局域振动引起共振散射降低热导率;2)填充原子的引入加强了三声子倒逆过程来降低热导率.本文采用含有限温度效应的第一性原理分子动力学方法模拟了YbFe_4Sb_(12)的动力学过程,并通过温度相关有效势场方法得到了充分包含非线性作用的等效非谐力常数,研究了微扰近似下的声子输运性质.结果显示,在填充原子振动全部参与三声子倒逆散射过程的近似下,相比于纯方钴矿体系,声子寿命大幅地降低,填充原子的振动是热阻的重要来源.但即便如此,理论计算结果与实验的晶格热导率之间仍存在明显偏离.不同填充原子振动之间的较弱关联性质也揭示其明显偏离经典的声子图像,表现为一种强烈的局域特征振动模式,并以此散射其他晶格声子,因而对热阻的贡献也超出了传统三声子的理论框架.通过将填充原子Yb振动模式的寿命进行共振散射形式的修正,可以使晶格热导率与实验结果符合较好.以上结果表明,YbFe_4Sb_(12)的低晶格热导率是由声子间相互作用以及具有局域振动特征的共振散射两方面因素导致.     

Ga填充n型方钴矿化合物的结构及热电性能

用熔融退火结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了具有不同Ga填充含量的Ga_xCo₄Sb₁₂方钴矿化合物,研究了不同Ga含量对其热电传输特性的影响规律. Rietveld结构解析表明,Ga占据晶体学2a空洞位置,Ga填充上限约为0.22,当Ga的名义组成x≤0.25时,样品的电导率、室温载流子浓度N_p随Ga含量的增加而增加,Seebeck系数随Ga含量的增加而减小. 室温下霍尔测试表明,每一个Ga授予框架0.9个电子,比Ga的氧化价态Ga³⁺小得多. 由于Ga离子半径相对较小,致使Ga填充方钴矿化合物的热导率κ及晶格热导率κ_L较其他元素填充的方钴矿化合物低. 当x＝0.22时对应的样品在300K时的热导率和晶格热导率分别为3.05Wm^-1·K^-1和 2.86Wm^-1·K^-1.在600K下Ga_0.22Co_4.0Sb_12.0样品晶格热导率达到最小,为1.83Wm^-1·K^-1,最大热电优值Z,在560K处达1.31×10^-3K^-1. 关键词： skutterudite化合物 Ga原子填充 结构 热电性能     

致密度对填充skutterudite化合物La0.75Fe3CoSb12热电性能的影响

研究了致密度对填充skutterudite化合物La_0.75Fe₃CoSb₁₂热电性能的影响.La_0.75Fe₃CoSb₁₂表现为p型传导，载流子迁移率随着致密度的增加而升高.由于样品中空洞的散射作用，致使电阻率ρ随着致密度的降低而升高，同时造成热导率κ的下降，但塞贝克系数α与致密度关系不大，致密度造成电阻率ρ升高的比率与热导率κ下降的比率相当，致密度不同的样品具有相当的ZT 关键词： 致密度 填充式skutterudite化合物 热电性能     

Optical properties of the filled skutterudite LaFe4P12

Full potential linearized augmented plane wave plus local orbital method (FPLAPW+lo) calculations were performed for LaFe₄P₁₂ in the filled skutterudite in order to investigate the optical properties and to show the origin of the different optical transitions. It is found that the band gap is indirect for LaFe₄P₁₂. Then the contribution of the different transitions peaks is analyzed from the imaginary part of the dielectric function. In contrast to recent experimental expectations, our calculations are in good agreement with experimental reflection spectra and ε₁(ω) spectrum.     

Some applications of polarized inelastic neutron scattering in magnetism

A brief account of applications of polarized inelastic neutron scattering in condensed matter research is given. We show that full polarization analysis is the only tool allowing to discriminate unambiguously between different magnetic modes in various magnetic materials. We show by means of recent results in the Heisenberg ferromagnet EuS that the effects of dipolar interactions can be studied on a microscopic scale. Moreover, we have found for the first time indications for the divergence of the longitudinal fluctuations belowT _c. In the itinerant antiferromagnet chromium we demonstrate that the dynamics of the longitudinal and transverse excitations are very different, resolving a long standing puzzle concerning the slope of their dispersion. Finally, we show that a measurement of the polarization-dependent part of the cross section of non-centrosymmetric MnSi proves directly that the chirality of the magnetic fluctuations is left-handed.     

La0.4FeCo3Sb12晶体结构的x射线和电子衍射表征

用粉末x射线衍射结合Rietveld解析方法和电子衍射研究了一种n型La_0.4FeCo3Sb₁₂化合物的晶体结构和演化.二元Skutterudite化合物的晶体结构 中存在一半径为01980nm的结构间隙,可以填入稀土类原子,稀土原子填入后主要引起晶格中Sb原子位置的变 化,稀土原子相对于其他原子具有较大的热振动参数.化合物的电子衍射花样具有体心立方 晶系的消光规律,晶面的衍射强度与粉末x射线衍射的结果完全一致,有序结构引起了个别 强衍射斑点. 关键词： 填充式skutterudite化合物 晶体结构 Rietveld方法 电子衍射