一维 BaFe$_{2-\delta}$Se$_3$ 晶体中的自旋玻璃与半导体行为

我们研究了从碲助熔剂中生长出的 BaFe$_{2-\delta}$Se$_3$ 晶体的物理性质和电子结构。该化合物的晶体结构是 ThCr$_2$Si$_2$ 型结构的铁缺陷衍生物，由边缘共享的 FeSe$_4$ 四面体融合成双链构成。具有半导体特性的 BaFe$_{2-\delta}$Se$_3$（其中 $\delta \approx 0.2$，$\rho_{295K} = 0.18 \, \Omega\cdot\text{cm}$，$E_g = 0.30 \, \text{eV}$）在磁学上未发生有序排列，但磁化率、比热和中子衍射结果均提供了自旋玻璃类型短程磁关联（$T_f \approx 50 \, \text{K}$）的证据。用硫取代三分之一的硒会导致电导率略有提高（$\rho_{295K} = 0.11 \, \Omega\cdot\text{cm}$，$E_g = 0.22 \, \text{eV}$）以及自旋玻璃冻结温度降低（$T_f \approx 15 \, \text{K}$），这与 BaFe$_2$S$_3$ 报道的较高电导率相一致。根据电子结构计算，BaFe$_2$Se$_3$ 可被视为具有弱链间耦合的一维梯状结构。