Fe掺杂MgB2单晶的高压高温 solution生长、结构与超导性质
超导电性
2025-05-23 v1 材料科学
摘要
阐明Fe掺杂对MgB2结构和超导性质的影响至关重要，考虑到铁常被用作制造金属包覆MgB2线材和线架的材料。迄今为止，Fe掺杂的效应仅在多晶体样品中研究过，但所得结果存在争议。本文报道了利用立方锤式高压高温技术，在四元Mg-Fe-B-N体系中成功生长了Mg1-xFexB2单晶。该反应在压力为3 GPa、温度为1960{\deg}C的条件下，在密封的硼氮制品中进行。所生长的晶体呈板状形状，尺寸可达0.9 x 0.7 x 0.1 mm3。我们发现Mg1-xFexB2晶体的临界温度Tc随Fe掺杂浓度的变化情况不同于多晶体样品中观察到的结果。对于小量Fe掺杂（x < 0.03），Tc(x)的行为类似于具有Al和C取代的晶体，这表明Fe处于非磁性状态。在该掺杂范围内，通过在高磁场下的温度依赖磁化测量排除了除S=0以外的其他自旋态。然而，对于x > 0.03的样品，某些晶体开始出现显著的Tc下降，这表明Fe可能处于磁性状态。这些晶体的M-H曲线显示，在低场磁场下磁化随场增大呈显著增大，指向弱铁磁性。总体而言，Fe掺杂的MgB2单晶 exhibiting 如此独特的行为，为研究无序效应以及磁掺杂对超导特性的影响提供了独一无二的机遇。
引用
@article{arxiv.2505.16432,
title = {High-pressure high-temperature solution growth, structural, and superconducting properties of Fe-substituted MgB2 single crystals},
author = {N. D. Zhigadlo and R. Puzniak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.16432},
year = {2025}
}