具有 Kagome 型铁骨架的三元硼化物 Nb$_7$Fe$_3$B$_8$ 与 Ta$_7$Fe$_3$B$_8$

Qiang Zheng; Roman Gumeniuk; Horst Borrmann; Walter Schnelle; Alexander A. Tsirlin; Helge Rosner; Ulrich Burkhardt; Michael Reissner; Yuri Grin; Andreas Leithe-Jasper

doi:10.1039/c6dt01164k

具有 Kagome 型铁骨架的三元硼化物 Nb$_7$Fe$_3$B$_8$ 与 Ta$_7$Fe$_3$B$_8$

材料科学 2016-06-13 v1

作者: Qiang Zheng , Roman Gumeniuk , Horst Borrmann , Walter Schnelle , Alexander A. Tsirlin , Helge Rosner , Ulrich Burkhardt , Michael Reissner , Yuri Grin , Andreas Leithe-Jasper

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摘要

通过对电弧熔炼获得的样品进行高温热处理，合成了两种新的三元硼化物 $TM$ $_7$ Fe $_3$ B $_8$ （ $TM$ = Nb, Ta）。这种具有空间群 $P$ 6/ $mmm$ 的新型结构包含 $TM$ 层，该层含有孤立的平面六边形 [B $_6$ ] 环以及呈 Kagome 型排列的铁中心 $TM$ 柱。利用电子定域性方法对 Nb $_7$ Fe $_3$ B $_8$ 进行化学成键分析，揭示了形成 Fe 和嵌入 B 的 Kagome 网格的双中心相互作用，而该网格与 Nb 原子之间存在较弱的多中心成键。磁化率测量表明，Nb $_7$ Fe $_3$ B $_8$ 和 Ta $_7$ Fe $_3$ B $_8$ 分别在 $T_N$ = 240 K 和 $T_N$ = 265 K 以下出现反铁磁序。在反铁磁态中观察到低于 0.01 $\mu_B$ /f.u. 的微小剩余磁化强度。Mössbauer 谱的超精细分裂、比热容中的显著异常以及电阻率曲线的扭折证实了磁转变的体性质。由 Curie-Weiss 定律拟合的高场顺磁磁化率显示，两种化合物的有效顺磁矩 $\mu_{eff}$ 均约为 3.1 $\mu_B$ /Fe。电阻率的温度依赖性也揭示了两种化合物的金属性。密度泛函计算证实了两种化合物的金属行为，并证明了在 Fe 位点上形成了显著的局部磁矩。它们表明同时存在反铁磁和铁磁相互作用。

关键词

三元硼化物 Kagome 晶格反铁磁序 Mössbauer 谱密度泛函理论化学成键

引用

@article{arxiv.1606.03123,
  title  = {Ternary borides Nb$_7$Fe$_3$B$_8$ and Ta$_7$Fe$_3$B$_8$ with Kagome-type iron framework},
  author = {Qiang Zheng and Roman Gumeniuk and Horst Borrmann and Walter Schnelle and Alexander A. Tsirlin and Helge Rosner and Ulrich Burkhardt and Michael Reissner and Yuri Grin and Andreas Leithe-Jasper},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1606.03123},
  year   = {2016}
}

备注

11 pages, 11 figures

具有 Kagome 型铁骨架的三元硼化物 Nb$_7$Fe$_3$B$_8$ 与 Ta$_7$Fe$_3$B$_8$

摘要

关键词

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