Superconductividad

Por ahora, es bien sabido que la superconductividad de Fe – base de doxy arseniuros ( LnFeAsO , whereLnisarare - earthelement ) se puede mejorar por cualquiera dopado con flúor o deficiencia .1 de oxígeno , 2 La temperatura de transición ( Tc ) llega a 55 K en SmFeAsO 0.85 y SmFeAsO1 ? XFX ( x = 0,15 ? 0,2 ) preparado por el método .3 de alta presión de alta temperatura , 4 En LnFeAsO , las capas Feas son responsables de la conductividad de carga y se deposita en un carga o bloque de LnO , ajuste de la estructura electrónica de los el material y por lo tanto la determinación de propiedades superconductoras . Como un superconductor multi banda, la estructura electrónica La sustitución de Fe puede modular la por transferencia de carga directa ( disminuir la valencia de Fe) y mediante la generación de distorsiones reticulares que afectan a los Feas ( y LnO ) layers.5 El valor de Tc LnFeAsO1 ? XFX aumenta monótonamente con x en el intervalo de 12,5 % ? 20 % , 6 ? 9 y es concebible que más F dopaje es muy deseable. Italia a reducir aún más la valencia Fe a débil en la Fe ? como bonos, ampliar la Fe? Como las longitudes de enlace , como resultado más distorsionada - FeAs4 tetra - hedra , y bajar las simetrías. Cómo siempre, una mayor sustitución de F había fracasado, debido a la incapacidad para sintetizar muestras puras de fase . Esto puede indicar que la tensión estructural orinternal Estrés en un mayor contenido de ha excedido el limite de tolerancia de la capa rígida borde compartir FEAS , por lo que la estructura se derrumba y el compuesto se descompone .

Aunque el reemplazo de F O es eficaz para inducir superconductividad , la modificación de la Ln ? Capa O ofrece otra posibilidad de influir en la superconductividad sin químicamente perturbadora los todos FEAS capas importantes. Hasta ahora, la optimización del tamaño de Ln ( usando La , Ce , Pr, Nd , Sm , y Gd ) sustitución andthelargeralkali -tierra- ion (por ejemplo , Sr) haber sido studied.10 En este estudio,

proponer el uso de MgF2 lograr simultáneamente el dopaje electrónico ( ? substitución O2 por F ? ) y el dopaje agujero ( Ln3þ por Mg2þ ) , whichallowsmoredopantstoenterthestructure , becauseofthe balance de carga . El catión Mg más pequeño en los sitios de Ln y el mayor contenido de C en los sitios de O pueden conducir a una capa LnO cargo - depósito más distorsionada - con una valencia química menos afectados - de Fe , dando de este modo una oportunidad para investigar el efecto de la distorsión de celosía o presión interna de la capa de Feas en superconductores a base de hierro . En este trabajo, se informó el método para la preparación de estos materiales Sm1 XFX ? X/2Mgx/2FeAsO1 ? , Sus distorsiones de celosía , y sus valores mejorados Tc .

Procedimiento Experimental

Polvos SMAS se prepararon por reacción de chips de Sm y como piezas en 900? PowdersofSmAs Cfor8h.High pureza, Fe, Fe2O3, Como, andMgF2 se mezclaron de acuerdo con la composición nominal de Sm1? X/2Mgx/2- FeAsO1? XFX andloadedinanargon-filledstainlesssteeljar . alloying11 mecánica? 13 wasnextusedtoincreasethereactivityofthepowdersand improvethehomogeneityofthemixtures.Mechanicalalloyingwasdone byballmillingfor4hatarotationspeedof480rpmonashakemill.The mezclas molidas fueron prensadas en pequeñas bolitas y luego se sellan en los procedimientos tubes.Theabovesamplepreparation cuarzo evacuados fueron todos realizados en una atmósfera de argón de alta pureza, donde la concentración de oxígeno es <0,1 ppm. Los pellets fueron sellados finalmente se sinterizaron a 1160 ° C durante 4 h. Para la comparación, también se prepararon muestras de SmFeAsO0.85F0.15 y Sm0.925Ca0.075FeAsO0.85F0.15 siguiendo el mismo procedimiento.

La caracterización estructural se realizó en un difractómetro de polvo de rayos X Bruker D8 AD-VANCE con radiación de Cu KR. Los micro-estructuras de las muestras se investigaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) (JEOL, modelo JSM-6510). La resistividad convencional cuatro sondas DC, la magnetización de CC y las medidas de efecto Hall wereconductedonaphysicalpropertymeasurementsystem (Quantum Design, Modelo PPMS-9T). La composición de la cristalina de las muestras se determinó a través de microanálisis de sonda de electrones (EPMA) (JEOL, modelo JXA-8100).

Discusión y resultados

TheXRDpatternsforsampleswithdifferentcompositionsare presentedinFigure1.Themainphaseoftheas - preparedsamples espacio canbeindexedtobethetetragonalZrCuSiAsstructuretypewith groupP4/nmm.The disminución oflattice parametersaandc de Sm1 ? X/2Mgx/2FeAsO1 ? XFX calculado a partir de estos patrones , showninFigure2 , followsVegard'slawforsolidsolution , 14upto anominalxvalueof ~ 0.275.Thisvalueismuchlargerthanthose (x = 0,125 ( ref5 ) , 0,20 ( Ref6 ) ) reportedinSmFeAsO1 ? substitución XFX forf de O, que verifica la ventaja de dopaje carga con compensación de la sustitución simultánea de Sm3þ por Mg2þ . El Mg ? Como se han observado en las distancias de enlace tetraédrico MgAs4 ser 2.613 ? 2.693 Å en Mg3As2 , 15 2.641 ( ? 4 ) Å en Mg3As2 , 16 2.686 ( ? 4 ) Å en NaMgAs , 17 y 2.708 ? 2.714 Å en BaMg2As2 , 18 respectivamente ; estos valores son mucho más grandes que la Fe? Como distancia de enlace ( 2.335 ? 2.354 Å ) en los tetraedros FeAs4 de SmFeAsO1 ? XFX (x = 0.1 ? 0.2 ) 0.19 El Mg ? Como distancia de enlace en el octaedro MgAs6 es 2.927 ( ? 6 ) Å en Mg3As2 15, que es similar a los ( 2.927 ( ? 6 ) a) En el octaedro SmAs6 de SmAs.20 Fromtheabovedataofthereportedcrystalstructures , se seemsthattheMg2þpreferstoenterintotheSmsitesinstead de Fesites.ThiswasconfirmedbytheRietveldanalysesofSm1 ? x/2- Mgx/2FeAsO1 ? XFX (x = 0.1 ? 0.3 ) ( véase la figura S1 y el cuadro S1 en la información de apoyo ) y los resultados de las muestras EPMA compositionforthecrystalline ( seeFigureS2 , aswellas Cuadros S2 y S3 en la información de apoyo ) . Tenga en cuenta que existe un fuerte solapamiento de As y Mg en el espectro EDS ( ver FigureS2bintheSupportingInformation ) , whichmayaffectthe fiabilidad de la concentración de Mg . Dado que la super- conductorswerediscoveredin2008 base de Fe , thephasepurityhasbeenan tema , especiallyfortheF - dopedLnFeAsO - basedsamples.Unlike los cupratos , las fases de impurezas se forman con facilidad, debido a la alta volatilización de los componentes y F relacionadas As-

durante la sinterización a alta temperatura y la descomposición de fase provocado. Al igual que en nuestras muestras, las impurezas menores de SMOF, Feas y SMAS también se observaron hasta la nominal x = 0,3 composición. La imagen SEM de una superficie de fractura para Sm0.9Mg0.1FeA-sO0.8F0.2 se muestra en la Figura 3. Las dimensiones de los granos forma de placas son hasta ~ 5 micras, lo que indica que las muestras bien

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