通过高分辨率同步辐射衍射研究 K_xFe_{2-y}Se_2 中的相关系及超导 K_xFe_2Se_2 的结构
超导电性
2012-11-21 v1 材料科学
摘要
铁硒化物中的超导性经历了快速发展，但也伴随着报道性质的重大不一致。对于碱金属插层铁硒化物，甚至超导相的结构也存在争议，部分原因是其超导起始受化学计量比和制备条件的影响比铜氧化物或 pnictide 超导体更为微妙。若要制备出高质量、纯净的超导插层铁硒化物，必须通过系统研究这些材料的形成过程并识别多种共存相，来解释其中交织的物理和化学机制。为此，我们制备了纯净的 K_2Fe_4Se_5 粉末和 K_xFe_{2-y}Se_2 体系中的超导体，并通过高分辨率同步辐射和单晶 X 射线衍射检查了它们结构的差异。我们发现了四种不同的相：半导体 K_2Fe_4Se_5、金属超导相 K_xFe_2Se_2（x 范围为 0.38 至 0.58）、无空位有序的绝缘体 KFe_{1.6}Se_2，以及在暴露于湿气后形成 PbClF 结构的氧化相 K_{0.51(5)}Fe_{0.70(2)}Se。我们发现空位有序相 K_2Fe_4Se_5 不会通过掺杂变为超导，但独特的富铁少数相 K_xFe_2Se_2 会在从高于空位有序温度冷却时从单晶中析出。这种金属相和半导体相的共存解释了电阻率在 100 K 附近出现的宽极大值。进一步研究以理解过量 Fe 在 K_xFe_{2-y}Se_2 结构中的溶解度，将有助于阐明通过固相合成可获得的超导 K_xFe_2Se_2 的最大比例。
引用
@article{arxiv.1209.1650,
title = {Phase relations in K_xFe_{2-y}Se_2 and the structure of superconducting K_xFe_2Se_2 via high-resolution synchrotron diffraction},
author = {Daniel P. Shoemaker and Duck Young Chung and Helmut Claus and Melanie C. Francisco and Sevda Avci and Anna Llobet and Mercouri G. Kanatzidis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1209.1650},
year = {2012}
}
备注
12 pages, 16 figures, supplemental material