The Laser-Diode Heated Floating Zone Method for Automated Optimal Synthesis of Refractory Oxides and Alloys
本文对激光二极管加热浮区法合成复杂材料进行了实验研究。我们将简要地介绍块体晶体生长的悬浮加热浮区法，然后深入研究使用激光二极管加热浮区法的最新进展。我们证明了L-FZ的生长大的高质量的单晶样品的n=2 Ruddlesden-Popper同源系列$RE_2SrAl_2O_7$，RE = Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy的物理有趣的属性（如自旋冰），以及不一致熔化填充鳞石英型氧化物$BaCoSiO_4$。最后，我们总结了自动晶体生长的结果和未来的研究方向，这将打开进入以前未研究的材料，如耐火复合氧化物和合金类的合成和表征。
2021-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cs.SY
High pO2 Floating Zone Crystal Growth of the Perovskite Nickelate PrNiO3
PrNiO 3单晶在295 bar的氧气压力下使用独特的高压光学图像浮区炉生长。使用单晶和粉末X射线衍射对体积超过1 mm 3的晶体进行结构表征。电阻率，比热，和磁化率进行了测量，所有这些都证明了一个突然的，一阶金属-绝缘体转变（MIT）在~130 K，与以前的文献报道的多晶试样。进行温度依赖性单晶衍射以研究通过MIT的变化。我们的研究证明了高逸度的机会空间，特别是钙钛矿镍酸盐的单晶生长的反应环境，但更普遍的相关电子氧化物。
2019-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Laser-diode-heated floating zone (LDFZ) method appropriate to crystal growth of incongruently melting materials
针对传统的灯加热浮区法存在的光聚焦范围宽、光聚焦不均匀等问题，特别是对非一致性熔化材料的晶体生长造成困难，提出了激光二极管加热浮区法（LDFZ）。我们模拟了LDFZ方法的光聚焦特性，使照射光均匀并主要限制在熔融区。我们设计并组装了LDFZ炉，并通过实际晶体生长演示了它的工作原理。该方法适用于各种材料，并且即使对于不一致熔化的材料也能够稳定且可再现地生长晶体。我们已经成功地在晶体生长的代表性不一致的熔融材料，如BiFeO 3和（La，Ba）2CuO 4，这是很难通过常规方法生长。LDFZ方法还建立了对样品偏心和高效加热的耐受性。
2012-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Stoichiometric YFe2O4-δ single crystals grown by the optical floating zone method
本文报道了用光学浮区法生长的YFe_2 O_（4-δ）单晶，首次显示出与高化学计量比（δ= 0.00）粉末样品相同的磁化强度和单晶X射线衍射中尖锐的超结构反射。后者可以归因于三维长程电荷有序。利用Fe K边的共振X射线衍射和全线性极化分析来研究轨道顺序的可能性。
2015-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Extrinsic inhomogeneity effects in magnetic, transport and magnetoresistive properties of La_{1-x}Ca_{x}MnO_{3} (x\approx 0.33) crystal prepared by the floating zone method
本文研究了用浮区法制备的La_{1-x} Ca_{x} MnO_{3}（x \approx 0.33）晶体的磁性、输运和磁阻特性。我们发现，这些性质证明了相当好的晶体完整性的样品研究。特别是在居里温度（216 K）附近发现了巨大的磁电阻效应（在磁场H = 5 T时，[R（0）-R（H）]/R（H）约为2680%）。同时，测量性能的一些明显特征表明了由于样品制备中的技术因素而产生的外在不均匀性的影响。分析所获得的数据表明，这些是罕见的晶界和孪晶。被认为是特定的晶界上的输运和磁阻特性的不均匀性的影响。
2005-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High-pressure optical floating-zone growth of Li2FeSiO4 single crystals
我们报道了在高氩气压力下用光学浮区法生长mm尺寸的Pmnb-Li_2FeSiO_4单晶，并描述了稳定生长过程所需的条件。晶体结构通过单晶X射线衍射确定和细化。在100 K时，晶格常数a = 6.27837（3）A，b = 10.62901（6）A，c = 5.03099（3）A。此外，我们提出了高分辨率的中子粉末衍射数据表明，轻微的锂-铁网站交换似乎是固有的这种材料。高质量的晶体被证实在静态磁化率和比热与长程反铁磁序在TN = 17.0（5）K和三个晶轴的明显的磁各向异性的开始非常尖锐的异常。此外，磁化率排除了大量磁性杂质相的存在。
2019-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nd:YAG single crystals grown by floating zone method in laser furnace
报道了在先进的激光光学炉中采用创新的无坩埚浮区法生长广泛应用的激光材料Nd：YAG单晶。我们优化了生产激光管典型尺寸的高质量单晶的参数。为了减少应变和提高可加工性，我们开发了一种后加热器，用于加热热区以下的单晶生长部分，这是普通镜面炉无法实现的技术。劳厄衍射证实了单晶的高质量，中子衍射记录了内部应变。吸收光谱符合商业上使用的材料的参数由直拉法生产。所提出的激光加热浮区法生长单晶的方法适用于制备其他高质量的氧化物基材料单晶，特别是在常用坩埚法无法达到的氧化环境中。
2022-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Single crystal growth of the pyrochlores $R_2$Ti$_2$O$_7$ ($R$ = rare earth) by the optical floating-zone method
本文报道了用光学浮区法生长稀土钛酸盐$R_2$ Ti $_2$ O $_7$（$R$ = Gd，Tb，Dy，Ho，Y，Er，Yb和Lu）和掺Y Tb $_{2-x}$ Y $_x$ Ti $_2$ O $_7$（$x$ = 0.2和1）晶体的系统研究。成功地获得了高质量的单晶，并仔细优化了生长条件。氧分压是最重要的参数，根据稀土离子半径的不同，氧分压在0.1- 0.4MPa之间较为合适。生长速率是另一个参数，发现对于不同的稀土离子为2.5- 4 mm/h。X射线衍射数据表明这些晶体具有良好的结晶性。这些晶体的基本物理性质的特点是由磁化率和比热测量。
2013-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High pressure floating-zone growth of perovskite nickelate LaNiO3 single crystals
我们报告的第一个单晶生长的相关金属LaNiO 3使用高压光学图像浮区炉。使用单晶/粉末X射线衍射，电阻率，比热，和磁化率的晶体进行了研究。块状LaNiO 3晶体的可用性将（i）促进对这种相关材料的深入理解，包括增强顺磁磁化率的机制，以及（ii）提供丰富的机会作为薄膜生长的衬底，例如重要的铁电和/或多铁性材料。这项研究表明，镍酸盐钙钛矿和相关的电子氧化物的高pO 2单晶生长的权力更普遍。
2017-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Growth Angle and Melt Meniscus of the RF-heated Floating Zone in Silicon Crystal Growth
本文介绍了一种用射频加热浮区法生长圆柱形2”硅晶体过程中生长角的直接测量方法。根据过程中拍摄的高分辨率照片，该生长角评价为11°{ \pm }2°。此外，使用Laplace-Young方程对熔体的自由表面进行建模。该模型必须包括由表面环电流近似计算的电磁压力。将结果与来自视频帧的实验自由表面进行比较。可以表明，如果考虑正确的生长角，则计算的自由表面将仅拟合实验确定的自由表面。
2011-02-18 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure optical floating-zone growth of Li(Mn,Fe)PO$_4$ single crystals
采用移动浮区法在30 bar的氩气压力下生长了含$0\leq x \leq 1$的LiMn $_{1-x}$ Fe $_x$ PO $_4$单晶。对于不同的掺杂水平，生长过程进行了优化的组合物依赖的有效的光吸收和材料的透明度。一个凸形的晶体/熔体界面，由入射光的角度确定，被确定为是一个成功的生长特别重要。所得到的大的单晶颗粒是化学计量的。结构精修表明，晶格参数以及原子位置和键长线性依赖于Mn：Fe比。定向立方样品与几毫米$^3$的体积用于磁性研究，这意味着所有组合物的反铁磁基态。Néel温度从LiMnPO $_4$中的$T_N$ = 32.5（5）K变化到LiFePO $_4$中的49.5（5）K，而有序相中的易磁化轴在$x<0.2$掺杂Fe后从结晶学$a$ -翻转到$b$ -轴。
2017-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Growth of CuFeO$_2$ Single Crystals by the Optical Floating-Zone Technique
通过光学浮区法生长了长度达50 mm、直径达10 mm的CuFeO $_2$单晶。使用直径为6-12 mm的化学计量的多晶棒作为进料以产生足够尺寸的晶体，所述晶体用作生长铜铁矿薄膜的基底。为了沿着$c$轴稳定生长，需要0.4 mm/h的低生长速率。由于CuFeO $_2$的不一致熔化行为，稳定的熔化区需要在生长期间调节灯功率。CuFeO $_2$的熔化不是简单的不一致，因为热力学平衡包括两个以上的固相和熔体;气相也参与其中。通过X射线衍射和X射线荧光测量对晶体进行了表征。
2019-12-20 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure floating zone crystal growth of Sr$_2$IrO$_4$
本研究针对铱酸盐三元熔体生长的难题，采用高压氧气环境下的浮区法，首次制备出立方厘米级Sr$_2$IrO$_4$晶体，可调控熔体均匀性与掺杂水平，为该类材料的物性研究提供了高质量样品。
2025-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Single crystal growth of TIMETAL LCB titanium alloy by a floating zone method
本文介绍了在光学浮区炉中生长亚稳态$β$ -Ti合金TIMETAL LCB单晶的方法。检查前体材料和单晶的化学组成。结果表明，在生长过程中，基体合金元素的浓度没有明显变化，而间隙元素O和N的浓度增加。DSC测量确定该浓度变化对正在进行的相变具有轻微影响，因为在单晶材料中，与$α$相沉淀相关的峰向较低温度移动几度，并且归因于$ω$颗粒的扩散控制生长的峰向较高温度移动。X射线倒易空间图的测量和他们的模拟表明，该单晶具有镶嵌结构，镶嵌块的平均尺寸约为60 nm。
2018-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Floating zone growth of high-purity MgO substrate single crystals
Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼茨晶体生长研究所）；Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Physik（柏林洪堡大学物理研究所）；CrysTec GmbH（CrysTec有限公司）；IBM Almaden Research Center（IBM阿尔马登研究中心）
本研究采用光学浮区法生长出直径3.5-5毫米、长40毫米的高纯MgO单晶，纯度达5N，较商业高纯衬底提升一个数量级以上，为外延薄膜器件奠定基础。
2025-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Electron-beam Floating-zone Refined UCoGe
在强关联电子系统中，U-Ge化合物的非常规超导电性和量子临界铁磁性之间的相互作用是一个悬而未决的问题。样品质量对UCoGe化合物中的这两种有序态都有很大的影响，这对大多数非常规超导体来说都是如此。我们报告的结果，在UCoGe晶体生长的一种新的方法，使用浮区法与传统的手段，如直拉法生长相比，样品的质量和尺寸的改善潜力。采用超高真空电子束浮区精炼技术制备了铁磁超导体UCoGe单晶。退火单晶显示出良好定义的签名体铁磁性和超导性在$T_c \sim$ 2.6 K和$T_s \sim$ 0.55 K，分别在电阻率和热容。不同表面处理的样品的扫描电子显微镜显示在裂纹和空隙中收集的UCoGe的非化学计量的富铀相的证据，这可能限制样品质量。
2021-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High pressure floating zone growth and structural properties of ferrimagnetic quantum paraelectric BaFe$_{12}$O$_{19}$
采用浮区法在100大气压的通氧气氛中生长了高质量的BaFe $_{12}$ O $_{19}$单晶。用单晶中子衍射方法测定了BaFe $_{12}$ O $_{19}$在4 K和295 K下的核结构和磁结构。在这两种温度下，都存在由磁性Fe $^{3+}$离子在双锥位置的离镜平面位移形成的局部电偶极子。4K时的位移约为室温时的一半。在1.90-300 K温度范围内，比热随温度的变化没有出现与长程极性有序有关的反常现象。沿c轴的逆介电常数$1/\varepsilon$显示出在10 K和20 K之间的$T^2$温度依赖性，在低于10 K时显示出显著降低的温度依赖性。当样品冷却到1.4 K以下时，$1/\varepsilon$出现了一个反常的急剧上升.这些特征类似于经典的量子顺电体，如SrTiO $_3$。在$1/\varepsilon$中的上升的存在表明BaFe $_{12}$ O $_{19}$是一个临界的量子顺电系统与Fe $^{3+}$离子参与磁和电偶极子的形成。
2015-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chirality-Controlled Enantiopure Crystal Growth of a Transition Metal Monosilicide by a Floating Zone Method
我们进行了晶体生长，以获得手性控制的对映体纯晶体使用激光二极管加热浮区（LDFZ）的方法与组成梯度的饲料棒。已经论证了，在通过常规方法生长的情况下，$T$ Si（$T$：过渡金属）的晶体旋向性取决于$T$而固定。我们发现，分别从由FeSi-CoSi和FeSi-MnSi组成的组分梯度进料棒中生长出了CoSi和MnSi的右旋单晶。所获得的CoSi和MnSi晶体继承了FeSi的晶种部分的手性，其以右手结构生长，因此具有与文献中的晶体相反的手性。LDFZ方法的进料棒与$T$ Si化合物的各种组合，使$T$ Si的手性的灵活控制，并将有助于澄清结晶手性和手性诱导的物理响应之间的相互作用。
2022-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Compositional Studies of Metals with Complex Order by means of the Optical Floating-Zone Technique
大的高质量单晶的可用性是固态研究中许多研究的重要先决条件。光学浮区技术是一种生长这种晶体的优雅方法，提供了制备其他技术难以获得的样品的潜力。如本报告所述，实例包括具有故意成分梯度、故意偏离化学计量或复杂冶金的单晶。对于立方手性磁体Mn $_{1-x}$ Fe $_{x}$ Si和Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$ Si，我们分别从$x = 0 - 0.15$和从$x = 0.1 - 0.3$制备了在生长过程中组成变化的单晶。这样的样品使我们能够有效地研究作为组合物的函数的磁性能的演变，通过中子散射所证明的。对于典型的手性磁体MnSi和巡回反铁磁体CrB $_{2}$，我们生长了具有不同初始锰（0.99至1.04）和硼（1.95至2.1）含量的单晶。低温性能的测量解决了磁转变温度和样品质量之间的相关性。此外，我们制备了二硼化物ErB $_{2}$、MnB $_{2}$和VB $_{2}$的单晶。除了高蒸气压之外，这些材料还分别遭受过氧化氢形成、潜在分解和高熔融温度。
2021-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large Bi-2212 single crystal growth by the floating-zone technique
用浮区法研究了生长速度对Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_x（Bi-2212）晶体生长行为的影响。结果表明，生长棒的固液界面保持稳定的平面生长前沿是获得c轴方向大单晶的必要条件。当生长速度大于0.25mm/h时，平面的液-固生长界面趋于破裂为胞状界面。沿着a-、b-和cax的高达50x7.2x7 mm 3的单晶已在最佳生长条件下切割成直径7.2 mm的棒。用磁性能测量系统（MPMS）测得晶体的Tconset为91 K。光学偏光显微镜和中子衍射分析表明，单晶质量良好。
2008-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Li non-stoichiometry and crystal growth of untwinned 1D quantum spin system Lix Cu2 O2
本文报道了高Li含量（x ~ 0.99）的Li_xCu_2O_2非孪晶单晶的浮区生长。用碘量滴定法和热重法相结合的方法准确地测定了Li_xCu_2O_2中Li的含量，并排除了Li与Cu之间化学无序的推测。比较了缓冷法（SL）和浮区法（FZ）单晶的形貌和物理性能。Ar/O_2=7：1混合气体在0.64 MPa下进行浮区生长，得到大面积的非孪晶晶体，其Li含量最高，在Li_xCu_2O_2体系中具有最低的螺旋磁有序温度~ 19 K。
2008-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High oxygen pressure floating zone growth and crystal structure of the layered nickelates R$_4$Ni$_3$O$_{10}$ (R=La, Pr)
用光学成像浮区炉在氧压（pOPDMATHABMP）为20 bar（$_3$）和140 bar（$_{10}$）的条件下成功地生长了金属Ruddlesden-Popper三层镍酸盐$_3$（R=La，Pr）的单晶。结合同步辐射和实验室X射线单晶衍射、高分辨率同步辐射X射线粉末衍射和物理性质的测量表明，R $_4$ Ni $_3$ O $_{10}$（R=La，Pr）在室温下以单斜$P$ 2 $_1$ / $a$（Z=2）空间群结晶，并且可以通过生长后快速冷却来捕获亚稳正交相（$Bmab$）。La $_4$ Ni $_3$ O $_{10}$和Pr $_4$ Ni $_3$ O $_{10}$晶体在低于室温时都经历金属-金属转变（MMT）。在Pr $_4$ Ni $_3$ O $_{10}$的情况下，MMT在~157.6 K被发现。对于La $_4$ Ni $_3$ O $_{10}$，MMT取决于晶格对称性：$Bmab$为147.5 K，$P$ 2 $_1$ / $a$为138.6 K。晶格异常被发现在MMT，当考虑到在$Bmab$和$P$ 2 $_1$ / $a$阶段之间的细微结构差异的转变温度的显着的依赖性，证明了在这些三层镍酸盐的电子和晶格自由度之间的一个不小的耦合。
2020-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of annealing on spinodally decomposed Co2CrAl grown via floating zone technique
在众多的Heusler化合物中，Co_2CrAl被预测为100%自旋极化，因此是自旋电子学中应用的潜在候选者。到目前为止，预测的性能还没有实验实现，这可能是由于相分离的性质的样品。使用浮区生长避免了这种相分离。然而，生长的样品被发现已经经历了相变，通过在低温下的亚稳分解。在本工作中，热退火已完成的Spinodally分解的样品和它的微观结构，晶体结构和磁性能的影响进行了研究。进行退火实验并进行分析，以了解固态兼容性差距的程度。关于相图，发现两相区延伸至1000 °C。即使在1250 °C，我们仍然在不可吸收区域内。因此，发现热力学相容性间隙存在，直到高温和替代路线可能需要在Co-Cr-Al系统中获得具有期望的高自旋极化和居里温度的单相样品。
2013-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Floating-zone growth and property characterizations of high-quality La2-xSrxCuO4 single crystals
采用移动溶剂浮区法（TSFZ）生长了欠掺杂（x = 0.11，0.12）和最佳掺杂（x = 0.16）的La_（2-x）Sr_xCuO_4（LSCO）晶体。为了获得高质量的LSCO单晶，我们对制备工艺进行了优化。例如，我们采用溶胶-凝胶法制备了超细均匀的LSCO前驱体粉末，并采用了相当慢的生长速率。相当大的生长晶锭的直径通常为约6.6mm，长度为100 mm，并且没有检测到杂质相。双晶X射线摇摆曲线证实了晶体的高质量，其半高宽（FWHM）仅为113 ~ 150弧秒（或0.03度~ 0.04度），是迄今为止报道的LSCO晶体的最佳数据。根据磁性测量，铜酸盐晶体的超导临界温度（TC）对于x = 0.11为30 K，对于x = 0.12为31 K，对于x = 0.16为38.5 K。
2009-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Optical floating zone crystal growth of rare-earth disilicates, $R\mathbf{_{2}}$Si$\mathbf{_{2}}$O$\mathbf{_{7}}$ ($R=$ Er, Ho, and Tm)
在稀土二硅酸盐化合物中看到的丰富的结构相预示着同样丰富的有趣的磁性。我们报告了通过光学浮区法生长稀土二硅酸盐家族成员$R_{2}$ Si $_{2}$ O $_{7}$（含$R=$ Er、Ho和Tm）的晶体生长。通过系统的研究，我们优化了Er $_{2}$ Si $_{2}$ O $_{7}$的生长条件。我们首次用浮区法生长了Ho $_{2}$ Si $_{2}$ O $_{7}$和Tm $_{2}$ Si $_{2}$ O $_{7}$化合物的晶棒。我们发现，在多晶和单晶样品的合成中遇到的困难是由于不同的稀土硅酸盐化合物的$R$-Si-O系统的温度-组成相图中的相似的热稳定性范围。添加少量过量的SiO $_{2}$使得粉末样品中存在的杂质相的量最小化。对所生长的晶锭收集的粉末X射线衍射数据的相组成分析表明，它们是单相的，除了在二硅酸钍的情况下，其由两相组成。所有的生长都导致了多晶粒的晶锭，从中可以分离出相当大的单晶。报道了多晶和单晶$R_{2}$ Si $_{2}$ O $_{7}$材料的合成和晶体生长的最佳条件。铒和铥二硅酸盐化合物的比热测量证实了反铁磁相变低于$T_{\mathrm{N}}=$ 1.8 K的D型Er $_{2}$ Si $_{2}$ O $_{7}$和肖特基异常中心约3.5 K的C型Tm $_{2}$ Si $_{2}$ O $_{7}$，表明开始的短程磁关联…
2020-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Synthesis, floating zone crystal growth and characterization of the Quantum Spin Ice $\rm Pr_2Zr_2O_7$ pyrochlore
研究了焦绿石$\rm Pr^{3+}_{2+x}Zr^{4+}_{2-x}O_{7-x/2}$的粉末$(-0.02 \le x \le 0.02)$和块状单晶样品，以阐明它们的磁性、组成和结构特性对合成和生长条件的依赖性。所有样品的特征在于使用X射线衍射，比热，和直流磁化测量。晶体还研究了使用X射线劳厄技术和扫描电子显微镜。随着Pr含量的增加，$\rm Pr_{2+x}Zr_{2-x}O_{7-x/2}$粉体的晶格常数增大，磁化率和比热发生系统的变化。采用光学浮区技术在高纯氩气气氛下生长了化学计量比高质量的$\rm Pr_2Zr_2O_7$单晶，避免了Pr $^{4+}$的夹杂，限制了Pr的挥发。增加生长速度被发现显着减少Pr蒸发更好地控制化学计量。扫描电子显微镜提供了直接的证据，通过旋转速率是可控的生长过程中的失稳分解。发现3-6 rpm的中间旋转速率产生最佳的微观结构。以1-20 mm/hr的速率生长的晶体的磁化率显示出与Pr蒸发一致的变化。此外，我们报告的地方偏离中心的Pr $^{3+}$离子从理想的烧绿石网站的迹象，类似于已知的三价阳离子在$\rm Bi_2Ti_2O_7$和$\rm La_2Zr_2O_7$。该效应随Pr含量而变化，并从根本上调节低温比热。总之，结果清楚地证明了$\rm Pr_2Zr_2O_7$晶体的生长条件和物理性质之间的重要相关性。
2014-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Large, high quality single-crystals of the new Topological Kondo Insulator, SmB6
SmB6最近被预测为拓扑近藤绝缘体，是第一个表现出拓扑表面态的强关联重费米子材料。高质量的晶体是研究这种材料的拓扑性质所必需的。用大功率氙弧灯成像炉，用浮区法生长了六硼化稀土SmB_6单晶。通过这种技术可以获得大的、高质量的单晶。由浮区技术生产的晶体没有焊剂材料的污染，并通过电阻率和磁化强度测量进行了表征。这些晶体非常适合于SmB6的表面和体积性质的调查。
2013-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tamm floating electron in nanodiamond
纳米金刚石在磁化强度、EPR、NMR和俄歇弛豫中表现出不成对电子。计算了纳米金刚石晶体中束缚电子的波函数和本征能量。根据Tamm表面态理论，用量子力学分析方法证明了未成对电子是纳米金刚石作为受限晶体的自身条件。表面电子浮在纳米金刚石上产生顺磁响应，并使纳米颗粒稳定在小的尺寸范围内。在未来的量子计算机中，基于纳米金刚石量子比特，浮动电子的自旋可能用于浮点计算。
2011-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Growth of hexagonal BN crystals by traveling-solvent floating zone
本文证明可通过移动溶剂浮区法生长六方氮化硼晶体，采用Fe助熔剂、约6 bar N₂压力和0.1 mm/h生长速率，获得晶锭中最大晶粒约1 mm×2 mm，拉曼与光致发光表征显示晶格质量高、碳相关缺陷少，为制备大尺寸高质量h-BN晶体开辟了新途径。
2025-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Single crystals of the anisotropic Kagome staircase compounds Ni3V2O8 and Co3V2O8
已知具有Kagome型晶格的化合物表现出磁阻挫。用浮区法用光学成像炉成功地生长了Ni_3V_2O_8和Co_3V_2O_8两种化合物的大单晶，它们是Kagome网状晶格的变体。单晶是高品质的，并表现出迷人的磁性。
2004-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Growth of large single crystals of Rare Earth Hexaborides
用浮区法生长了几种稀土六硼化物单晶。晶体生长采用大功率氙弧灯成像炉。获得了体积约为1立方厘米的LaB $_{6}$、CeBPDMATHABMM、PrB $_{6}$和NdB $_{6}$的大质量晶体。所有这些化合物的晶体也已经使用用于中子散射实验的富集的$^{11}$ B同位素生长。
2003-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Single-crystal growth and magnetic properties of the metallic molybdate pyrochlore Sm2Mo2O7
用浮区法在红外成像炉上成功地生长了cm ~ 3大小的金属铁磁体Sm_2 Mo_2 O_7单晶。讨论了用双镜像炉生长的困难和解决办法。基于我们最近提出的该化合物的有序自旋-冰基态的观点，给出并讨论了沿该化合物三个晶轴的磁化强度
2007-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crystal growth of LiGd1-xLuxF4 solid solutions by zone melting technique
混合物（1 - x）LiGdF 4 + x LiLuF 4（0.50？\leq x \leq 0.75）在反应性HF气氛下进行单区熔化循环，旨在研究LiGd 1-xLuxF 4固溶体的晶体生长。通过扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱法和X射线粉末衍射法对铸锭进行了相鉴定和成分研究。与LiGd 1-xLuxF 4固溶体的形成有关的酒吧的透明区域被发现在混合物中的Lu的初始量成比例地扩大。Gd偏析到锭的末端。
2012-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Bulk single crystal growth of the theoretically predicted magnetic Weyl semimetals $R$AlGe ($R$ = Pr, Ce)
我们探索了两种方法的理论上提出的磁性Weyl半金属$R$ AlGe（$R$ = Pr，Ce），这证明了一个浮区技术，坩埚和助焊剂的自由，是至关重要的，以获得理想的化学计量的$R$ AlGe晶体的单晶生长。相比之下，通过助熔剂生长技术生长的晶体往往富含Al。我们进一步提出了结构和元素分析，以及体磁化强度和电阻率数据的浮区技术制备的晶体。具有预期的1：1：1化学计量比的两个系统在预期的极性I4 $_{1}$ md（No.109）空间群中结晶，尽管两者都没有显示理论上预期的铁磁基态。相反，PrAlGe在16 K以下显示出自旋玻璃状转变，具有易c轴，CeAlGe在5 K以下具有易ab平面反铁磁有序。生长的晶体提供了一个理想的平台，微观研究的磁场可调相关物理涉及磁性和拓扑Weyl节点。
2019-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Structure and size of the plastic zone formed during nanoindentation of a metallic glass
利用分子动力学模拟，我们研究了大的CuZr玻璃系统在纳米压痕过程中产生的塑性区。塑性区由一个核心区域和一个尾部组成，在核心区域中，几乎每个原子都经历塑性重排，在尾部，塑性活性原子的密度分布衰减到零。与晶体基材相比，金属玻璃中的塑性区明显小于晶体。所谓的塑性区尺寸因子，它将塑性区的半径与压头与基体的接触半径联系起来，假定值约为1，而在晶体中--取决于晶体结构--值通常为2- 3。金属玻璃中的小塑性区是由非晶基体中基本上均匀的变形引起的，而在晶体中，异质位错占主导地位，其生长导致塑性区的显着扩展。
2019-08-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Accessing surface Brillouin zone and band structure of picene single crystals
用紫外光电子能谱学（UPS）和低能激光电子衍射光电导方法，对一种新发现的芳香族超导体的母体有机体系--绝缘的三甲苯单晶（SC）的能带结构和表面布里渊区进行了实验研究。在γ-Y方向，空穴的有效质量为2.24 m_0，空穴迁移率μ_h >= 9.0 cm^2/Vs（298 K）。我们进一步表明，即使没有激光，一些picene SC在UPS期间也不显示充电，这表明原始UPS适用于高质量的有机SC。
2012-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Systematic approach to the growth of high-quality single-crystals of Sr3Ru2O7
我们描述了一个简单的程序，优化高品质的钙钛矿锶单晶体的使用图像炉的生长条件。该过程包括仔细测量晶体生长过程中的质量损失，以预测最佳的初始原子比。使用这种方法，我们已经成功地生长晶体的Sr3Ru2O7的剩余电阻率低至0.25？厘米我们在这里描述的程序预计将是有用的其他系统时，标准的移动溶剂浮区（TSFZ）的方法，因为组成材料的高挥发性不能使用。
2004-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Synthesis, crystal growth and characterization of the pyrochlore Er2Ti2O7
烧绿石铒钛酸盐样品的形式的粉末（与名义组成的Er 2 Ti 2 + xO 7）和散装单晶的制备，以阐明其组成，结构和转变温度的合成和生长条件的影响。所有样品的特征在于使用X射线衍射和比热测量。缺钛填充粉末Er 2（Ti 2-xErx）O 7-δ的晶格常数较大，而富钛填充粉末（Er 2-xTix）Ti 2 O 7 +δ的晶格常数减小。化学计量合成的粉末Er 2 Ti 2 O 7的晶格参数被测量为a = 10.07522（9）nm。通过传统的浮区（FZ）技术生长的单晶是Ti不足（填充）和颜色较暗，由于氧空位。采用移动式溶剂浮区法（TSFZ），在较低的温度下以TiO 2为溶剂生长出了高结构质量、透明的化学计量比的Er 2 Ti 2 O 7单晶。TSFZ生长的Er 2 Ti 2 O 7晶体和化学计量比粉末的热容测量显示出非常接近的磁转变温度TC ~ 1.23 K，在非化学计量比样品中被抑制，表明Er 2 Ti 2 O 7的化学计量比和基态磁性之间的相关性。
2018-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Existence of Dirac cones in Brillouin zone of diperiodic atomic crystals according to group theory
我们已经考虑了弱自旋轨道耦合的非磁性材料，在两个非共线方向上是周期性的，在第三个正交方向上是有限的。在某些情况下，结合时间反演和晶体对称性的系统，允许狄拉克锥在倒易空间的某些点上存在。我们系统地研究了80个双周期群的布里渊区的所有点，找到了s=1/2狄拉克费米子存在的充分条件，并且给出了带与狄拉克锥顶点相交的条件.相反，完全线性色散是禁止的轨道波函数属于二维不可约表示（不可代表）的小群，不满足某些群论条件，在本文中给出。我们的结果说明了一个紧约束的例子。
2015-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Challenges in the crystal growth of Li2FeSiO4
高压光学浮区法能够使Li 2FeSiO 4的Pmnb高温相单晶生长。研究了生长条件对Li_2FeSiO_4晶体质量、相均匀性和杂质形成的影响。使用不同的起始材料，即，无论是P121/n1或Pmn 21多晶型，以及各种生长条件的优化进行了研究。通过选择Pmn 21多晶型物作为起始材料，获得了几个mm 3尺寸的高质量单晶。Li 2FeSiO 4晶体生长的一般挑战是结晶过程中的多晶型控制。固液界面的温度梯度对Pmnb高温相的稳定性有重要影响，而生长速度对Pmnb高温相的稳定性影响不明显。
2020-12-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The pyrochlore Ho2Ti2O7: Synthesis, crystal growth and stoichiometry
我们研究了合成和生长条件对烧绿石氧化物钛酸钬的磁性、结构和组成性质的影响，并证明了一种生长高质量化学计量比单晶的方法。在不同温度下合成了一系列具有不同Ti含量的多晶样品（-0.08 \leqslant x \leqslant 0.08，标称成分为Ho 2 Ti 2 + x O 7），并使用粉末X射线衍射进行表征。结果表明，在1500 °C的较高温度下合成粉末产生单相化合物。缺Ti粉末由于填充（Ho进入Ti位置）而显示晶格常数增加，而富Ti粉末由于反填充（Ti进入Ho位置）而显示晶格常数减小。发现在O2中的后退火对于完成抗填充过程是必要的。传统的浮区（FZ）技术的使用引入Ti不足，填充，和氧空位在生长的晶体。报道了用移动溶剂浮区法生长高结构质量、化学计量比的Ho_2Ti_2O_7单晶。交流磁化率的测量结果表明，化学计量比的晶体显示出较高的冰冻结温度，表明晶体质量和化学计量比起着关键的作用，该化合物的低温自旋冰性能。
2018-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Automating Analysis of Neutron Scattering Time-of-Flight Single Crystal Phonon Data
本文介绍了一种名为Phonon Explorer的软件，该软件实现了在飞行时间中子谱仪上测量的中子散射函数S（Q，ω）的大型数据集的数据挖掘工作流程。这种系统方法利用了数据集中包含的所有有用数据。它包括寻找特定声子具有最高散射强度的布里渊区，背景扣除，结合多个布里渊区的统计数据，以及分离紧密间隔的声子峰。使用该软件减少了所需的时间，以确定声子色散，线宽，和本征向量的数量级以上。
2020-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
How disorder affects the Berry-phase anomalous Hall conductivity: the view from k space
“脏”铁磁金属的异常霍尔电导率由贝里相贡献主导，贝里相贡献通常被解释为原始晶体中布洛赫电子的固有性质。在这项工作中，我们评估的几何霍尔电流直接从电子基态与无序，然后重新铸造它作为一个整体的晶体布里渊区。被积函数是一个广义的k-空间Berry曲率，通过从一个大的超原胞的小布里渊区展开Berry曲率得到。其中，无序产生净外在霍尔贡献，我们认为这是难以捉摸的侧跳效应有关。作为一个例子，我们展开的第一原理Berry曲率的Fe 3Co有序合金从原来的fcc晶格布里渊区到bcc晶格区的体积的四倍。与虚晶Berry曲率的比较清楚地揭示了置换Co原子的破缺效应。
2014-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Microwave Bragg-scattering zone-axis-pattern analysis
路易斯德布罗意的动量和空间频率矢量之间的联系可能是最直观的经验，通过实时访问，电子衍射提供了一个纳米晶体的倒晶格的横向切片。关于微波布拉格散射的经典入门（和/或高级）物理实验室实验可以通过一点重新安排也让学生通过滚珠轴承晶体的3D空间频率（即倒易）晶格获得“区轴图案”切片，该晶体可能同样只包含几个单位单元。在本文中，我们将展示如何从标准的实验装置的数据可以用来产生区轴模式取向的晶体旋转轴。这可能是用来给学生直接的经验与晶格条纹图像功率谱的解释，并与纳米晶体电子衍射图案，以及与晶体形状变换，我们在这里使用解释以前错误识别的微波数据中的峰值。
2014-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.ed-ph
3D HR-EBSD characterization of the plastic zone around crack tips in tungsten single crystals at the micron scale
利用高角分辨率电子背散射衍射（HR-EBSD）结合聚焦离子束（FIB）切片技术，对W单晶中的几何必需位错（GNDs）进行了三维表征。通过FIB制造具有缺口的类似尺寸的悬臂，并在不同温度（21 $^{\circ}$ C、100 $^{\circ}$ C和200 $^{\circ}$ C）下在扫描电子显微镜内刚好在微尺度脆韧性转变（BDT）之上变形。进行J积分测试以分析裂纹扩展并确定断裂韧性。在所有三个温度下的塑性区被发现是更大的接近自由表面比试样内部，类似于宏观尺度的拉伸试验。然而，在更高的温度下，塑性区的3D形状从位于裂纹尖端前方变为蝶形分布，从而更有效地屏蔽裂纹尖端并抑制裂纹扩展。比较两个相同变形的样品，这是从两个不同方向的FIB切片，以评估的可靠性的GND密度估计HR-EBSD。Nye张量分量的分布的分析用于区分在样品中成核的GNDs的类型。不同类型的位错在塑性区中的作用进行了讨论，我们证实早期的研究结果，W的微尺度BDT主要是由螺旋位错在裂纹尖端的前面的成核控制。
2020-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Structural and Magnetic Properties of Single Crystals of the Geometrically Frustrated Zirconium Pyrochlore, Pr2Zr2O7
本文报道了用浮区法生长高质量阻挫磁体Pr_2Zr_2O_7晶体的实验结果。已经产生了几种晶体，其起始于不同水平的过量Pr 6 O 11，以补偿生长过程中Pr 2 O3的损失。晶体的X射线衍射分析表明，在我们的晶体中的Pr组合物，所确定的烧绿石结构中的Pr位占有率，总是略小于1。利用Curie-Weiss定律拟合10 K以下的磁化率数据，揭示了Pr磁矩之间的反铁磁耦合，估计的Weiss温度为ΘW = -2.5 K，Pr 3+的有效磁矩μeff = 2.5 μB。磁化强度与磁场的测量结果表明自旋冰一样的各向异性。
2014-04-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Synthesis of sodium cobaltate Na$_{x}$CoO$_{2}$ single crystals with controlled Na ordering
在这项研究中，我们合成的Na $_{x}$ CoO $_{2}$与$x\sim0.8$使用光学浮区技术的单晶。彻底的电化学处理的样品，使我们能够控制脱嵌钠，以获得稳定的钠有序相与$x=0.5-0.8$的单晶样品。与在Na有序粉末样品中观察到的大块磁性能的比较证实了这些单晶相的高质量。测量了Na有序样品的ab平面电阻率，并且对于不同的样品批次具有很好的重现性。这些数据与先前对单晶的初步实验研究中发现的数据类似，但对我们的样品测定的较低的剩余电阻率和较尖锐的反铁磁转变证实了它们的较高质量。
2018-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crystal growth, characterization and phase transition of PbCuTe$_2$O$_6$
采用移动溶剂浮区法（TSFZ）和顶部籽晶溶液法（TSSG）生长了三维阻挫磁体和自旋液体候选化合物PbCuTe $_2$ O $_6$的单晶。通过研究热性能优化了生长条件。通过偏光显微镜、X射线劳厄和X射线粉末衍射检查晶体的质量，并与多晶样品进行比较。采用TSSG法获得了质量优良的晶体。这些晶体的磁性测量结果显示，与以前报道的数据相比，不同的结晶方向的小的各向异性。单晶和粉末样品的热容都在1K附近出现了相变异常。奇怪的是，转变的位置和幅度强烈依赖于微晶尺寸，并且对于最小的微晶几乎完全不存在。一个结构转变的建议，伴随着报道的铁电转变，并提出了一个方案，使它成为积极不利的小微晶。
2021-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Review on quasi-2D square planar nickelates
在强关联材料中，晶格、电荷、自旋和轨道自由度相互作用，导致涌现的物理性质，如超导性、巨磁阻和金属-绝缘体转变。准二维正方形平面镍酸盐，Rn+1 NinO 2n +2（R=稀土，n=2，3..），由于Ni+的3d 9电子构型与高温超导铜酸盐中的活性离子Cu ~（2+）相同，自2019年以来，由于在Nd0.8Sr0.2NiO2的薄膜中发现了超导性，该领域引起了人们的强烈关注，尽管在大块多晶粉末中还没有报道超导性。本文综述了以固相反应法、前驱体法、高压浮区法和高压助熔剂法合成的镍酸盐为母体化合物，通过拓扑还原法合成准二维方形平面镍酸盐多晶粉末的研究进展。我们强调使用高压浮区技术制备单晶。我们讨论了它们的晶体结构和物理性质，包括电阻率、磁化率和热容。我们突出了铜的物理，包括电荷/自旋条纹和大的轨道极化，确定在单晶R4 Ni 3 O 8（R=La和Pr）结合同步辐射X射线/中子单晶衍射和密度泛函理论计算。最后，简要讨论了这一快速发展的领域面临的挑战和可能的研究方向。
2021-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Zone-Center Dynamical Matrix in Magnetoelectrics
在通常的双曲正切函数中，在波矢q上，在区域中心处的动力学矩阵一般是零度的非解析函数。它的表达式（对于任意对称的晶体）是众所周知的，并且在第一原理计算中常规地实现。非解析行为发生在极性晶体中，归因于宏观电场E与晶格的耦合。在磁电晶体中，电场和磁场E和H都与晶格耦合，形式上是平等的。本文给出了磁电系统中带心动力学矩阵的一般表达式，其中E和H耦合以对称方式考虑。在一般情况下，动力学矩阵是一个非解析函数的次数为零的q，是准确的调和近似。为了完整起见，我们解决了其他问题，特别是我们解决了一个问题，可能会出现在第一原理的实现，其中不同的是，基本字段是E和B（不是H）。
2011-12-12 cond-mat.mtrl-sci
One dimensional zone center phonons in $O_{h}$ space group
受实验的启发，我们对$O_{h}$空间群中的一维带心声子进行了系统的研究。列出了不同Wyckoff位置的所有一维声子模。我们表明，至少需要四个（不等价）原子（在一组Wyckoff位置）进行一个单一的一维声子。得到了原子数和一维声子数的一般限制规则。同样的限制适用于所有立方晶系的声子（$T$、$T_{h}$、$T_{d}$、$O$、$O_{h}$），也适用于幺正对称元素在（$T$、$T_{h}$、$T_{d}$、$O$、$O_{h}$）中的晶体的磁振子。发现具有$A15$结构的晶体满足实验要求（具有$Γ_{2}^{+}$声子），而大多数$O_{h}$空间群的晶体不满足实验要求。$A15$也被用来展示我们发现的关于$O_{h}$空间群中声子结构的规则。
2014-03-04 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Zone refining of ultra-high purity sodium iodide for low-background detectors
超高纯度、低本底的NaI（Tl）晶体作为直接研究暗物质的材料越来越受到人们的关注。过去的研究表明，区域精炼是一种有效的和可扩展的方法来纯化碘化钠。特别是，K和Rb --两种具有放射性同位素的元素，可以引起闪烁背景--可以通过区域精炼有效地去除。然而，区域精炼从未被证明用于最近商业上可获得的超高纯度NaI。在这篇文章中，我们展示了许多常见的金属杂质可以通过区域精炼有效地去除。建立了预测杂质最终分布的数值模型，并将其用于拟合ICP-MS测量数据，以确定分离系数和初始浓度。在该方案下，K的偏析系数估计为0.57，表明区域精炼在从超高纯度NaI中去除K方面仍然有效。由于区域精炼倾向于将杂质移动到一端，因此由于富集，最终可能会检测到浓度太低而无法直接在未加工粉末中测量的元素。提出了一种利用部分数据估计杂质初始浓度的分析方法，有效地提高了光谱仪的灵敏度。使用该技术，估计$^{85}$ Rb的初始浓度在90% CL下为5 ppt至14 ppt，比ICP-MS的检测限低至少14倍，比DAMA协作组通过直接计数放射性$^{87}$ Rb设定的当前最严格限度低7倍。这些结果意味着，区带细化是开发下一代的关键技术，碘化钠为基础的晶体闪烁器的暗物质直接检测。
2021-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Quality of Heusler Single Crystals Examined by Depth Dependent Positron Annihilation Techniques
Heusler化合物表现出广泛的不同电子基态，因此有望用作新型电子和自旋电子器件中的功能材料。由于大的和无缺陷的Heusler晶体的生长仍然是具有挑战性的，Fe 2 TiSn和Cu 2 MnAl的单晶生长的光学浮区技术。两个正电子湮没技术-角相关的湮没辐射（ACAR）和多普勒展宽光谱（DBS）-被应用，以研究这两个，电子结构和晶格缺陷。最近，我们成功地观察到清晰的费米面的各向异性的Cu_2MnAl，而Fe_2TiSn的光谱被干扰的外来相。为了估算不同Heusler化合物样品中的缺陷浓度，用单能正电子束DBS测定了正电子扩散长度。
2014-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High-pressure crystal growth and investigation of the metal-to-metal transition of Ruddlesden-Popper trilayer nickelates La$_4$Ni$_3$O$_{10}$
本文通过浮区法在20 bar氧压下生长La$_4$Ni$_3$O$_{10}$单晶，阐明退火对结构的影响并避免铁磁杂质相，发现$P2_1/a$和Bmab两相分别在152 K和136 K发生金属-金属转变。
2023-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
