对Ce $_{0.85}$ F 0. 15 SbS $_{2}$和未掺杂的CeOSbS $_{2}$在高压下的输运性质进行了实验和理论研究。使用具有硼掺杂金刚石电极的金刚石砧座单元在各种高压下进行Ce $_{0.85}$ F 0.15 SbS $_{2}$单晶的电阻率测量。通过施加高达30-40 GPa的高压,样品显示出绝缘体到金属的转变。另一方面,未掺杂的CeOSbS $_{2}$在高压下表现出与F掺杂样品几乎相同的输运性质。X射线光电子能谱学分析表明,Ce $_{0.85}$ F 0. 15 SbS $_{2}$中Ce 3+为单一价态,未掺杂的CeOSbS $_{2}$中Ce 3+和Ce 4+为混合价态。Ce的价态涨落在两种样品中表现出相似的输运性质。能带计算表明,未掺杂的CeOSbS $_{2}$在30 GPa的高压下可以是金属的,这与实验结果一致。在20 GPa左右的高压下,CeOSbS $_{2}$具有比常压下更好的功率因数热电性能。
英文摘要:
Transport properties of Ce$_{0.85}$F0.15SbS$_{2}$ and undoped CeOSbS$_{2}$ under high pressure were investigated experimentally and theoretically. Electrical resistivity measurements of the Ce$_{0.85}$F0.15SbS$_{2}$ single crystals were performed under various high pressures using a diamond anvil cell with boron-doped diamond electrodes. The samples showed the insulator to metal transition by applying high pressure up to 30-40 GPa. On the other hand, the undoped CeOSbS$_{2}$ showed almost same transport property with the F-doped sample under high pressure. The valence state analysis using X-ray photoelectron spectroscopy revealed a simple valence state of Ce3+ in Ce$_{0.85}$F0.15SbS$_{2}$ and mixed valence state between Ce3+ and Ce4+ in undoped CeOSbS$_{2}$. The valence fluctuation in Ce carried out the comparable transport nature in the both samples. A band calculation suggests that the undoped CeOSbS$_{2}$ could be metallic under high pressure of 30 GPa in accordance with the experimental results. A superior thermoelectric property of power factor in CeOSbS$_{2}$ was estimated under high pressure around 20 GPa in comparison with that of ambient pressure.
First-principles prediction of energy band gaps in 18-valence electron semiconducting half-Heusler compounds: Exploring the role of exchange and correlation
Accelerating Discovery of Vacancy Ordered 18-Valence Electron Half-Heusler Compounds: A Synergistic Approach of Machine Learning and Density Functional Theory
Valence fluctuation in Ce$_{2}$Co$_{3}$Ge$_{5}$ and crystal field effect in Pr$_{2}$Co$_{3}$Ge$_{5}$
制备了三元稀土锗化物R $_{2}$ Co $_{3}$ Ge $_{5}$(R = La,Ce,Pr)多晶样品,并通过磁化率、等温磁化强度、电阻率和比热等测试方法进行了研究。这些化合物均为正交晶系U $_{2}$ Co $_{3}$ Si $_{5}$结构(空间群\textit{Ibam})。在这些化合物中,没有观察到磁性或超导转变的证据,直到2K。Ce $_{2}$ Co $_{3}$ Ge $_{5}$的晶胞体积偏离预期的镧系收缩,表明该化合物中Ce离子的非三价态。与三价Ce离子的预期值相比,有效矩的减小值($μ_{eff}$ $\approx$ 0.95 $μ_{B}$)进一步支持Ce $_{2}$ Co $_{3}$ Ge $_{5}$中Ce的价态波动性质。磁化率随温度的变化与离子组态间涨落(ICF)模型一致。Pr $_{2}$ Co $_{3}$ Ge $_{5}$的比热的磁性部分虽然没有明显的相变异常,但观察到一个宽的Schottky型异常。对$C_{mag}$数据的分析表明,Pr $_{2}$ Co $_{3}$ Ge $_{5}$中的单重基态与单重第一激发态的分离度为22 K,而在73 K处为双重第二激发态。
Charge and Spin Ordering in the Mixed Valence Compound LuFe2O4
朗道理论和对称性的考虑导致我们提出了一个解释的几个看似矛盾的行为的电荷有序(CO)和自旋有序(SO)的混合价化合物LuFe 2 O 4。SO和CO都非常沮丧。我们分析了格子气模型内的CO平均场论,并确定了几个现象的相互作用的大小。我们表明,假设一个连续的相变在CO或SO发展意味着CO和SO是不相称的。为了解释如何在电荷无序相的铁电波动可以与反铁电有序相一致,我们调用一个电子-声子相互作用,其中低能量(20 meV)区中心横声子起着关键作用。从第一性原理出发计算了所有带心声子的能量。我们给出了一个朗道分析,解释SO,我们讨论了一个模型的相互作用,稳定的SO状态,如果它是假定相称的。然而,我们建议一个高分辨率的实验测定,看看这个阶段是否真的相称,相信到现在为止。讨论了表征分析的适用性。本文对场冷实验中CO态对外加磁场的敏感性作了初步的解释。
本报告从四面体键形成及其对价态密度的影响的角度,对氮化物化合物异常行为背后的机制提出了一致的见解。最近用于氧化的键带势垒(BBB)相关机制[Sun CQ,Prog Mater Sci 2003;48:521-685]扩展到氮化的电子过程,导致氮原子在与任意电负性较小的元素的固相中的原子相互作用时的sp轨道杂化的重要性。在氮化过程中,氮原子与周围的基质原子通过成键和非键相互作用形成准四面体,并产生电子空穴和反键偶极子,使基质的价带增加相应的态密度。结果表明,该体系的价态变化是其光致发光蓝移、冷阴极场发射功函数降低、耐腐蚀、耐磨损、高弹性和磁调制的主要原因。
Co-substitution effects on the Fe-valence in the BaFe2As2 superconducting compound: A study of hard x-ray absorption spectroscopy
研究了BaFe_(2-x)Co_xAs_2超导体的Fe K X射线吸收近边结构(XANES)。没有明显的改变,在形状或能量的位置,观察到这一边缘与Co替代。这一结果提供了实验支持,以前的从头计算中,额外的Co电子集中在替代网站,并没有改变的Fe离子的电子占据。超导电性可能是由于取代原子引起的成键修饰而出现的,取代原子通过减少Fe局部矩和/或增加伴随的正交畸变的弹性能惩罚来削弱自旋密度波基态。
Magnetic field induced valence change in Eu(Co$_{1-x}$Ni$_{x}$)$_{2}$P$_{2}$ up to 60 T
University of Electro-Communications(电波大学);Doshisha University(同志社大学);Tokyo University of Agriculture and Technology(东京农工大学);University of Tokyo(东京大学);Hiroshima University(广岛大学)
Computational Design of Mixed-valence Tin Sulfides as Solar Absorbers
二元锡硫化物由于其简单的化学计量和半导体性质而吸引人,并且是潜在的成本有效的光电材料。Sn的多价性允许更多的中间组合物Sn $_x$ S $_y$,其结构和性质是令人感兴趣的。Sn $_2$ S $_3$已经被考虑作为混合价半导体。其他中间成分仍然难以捉摸。本文采用群智能晶体结构搜索方法结合第一性原理能量计算,对Sn $_x$ S $_y$系列化合物的相稳定性进行了全面的研究。我们发现,混合价Sn $_x$ S $_y$化合物分解成纯价SnS和SnS $_2$的稳定性一般弱于Sn $_x$ O $_y$对应物,可能是由于化学键的差异。除了确定实验发现的Sn $_2$ S $_3$的稳定相,我们的计算表明,Sn $_3$ S $_4$相是另一种混合价组合物,其相对于分解成SnS和SnS $_2$显示出边缘稳定性。其他研究的组合物在环境条件下可能是亚稳态的,具有轻微的正形成能力。我们发现两种结构的Sn $_3$ S $_4$具有很低的能量,这两个功能的一维链状碎片通过打破边缘连接的八面体层的SnS $_2$。这两种结构都表明晶格声子的稳定性和一个显示准直接带隙与计算值为1.43 eV,理想的太阳能吸收器。进一步分析的组成-结构-性质的关系支持的概念,低维的锡-S基序和范德华相互作用可能会导致不同的结构类型和化学组成,具有功能的性质,尚未确定的Sn $_x$ S $_y$系列与混合价。
Complex Transport and Magnetism in Inhomogeneous Mixed Valence Ce$_3$Ir$_4$Ge$_{13}$
我们报告发现的Ce $_3$ Ir $_4$ Ge $_{13}$,一个新的Remeika相化合物具有复杂的阵列的结构,电子和磁性。X射线单晶衍射结果表明,Ce $_3$ Ir $_4$ Ge $_{13}$以四方畸变的$I4_1/amd$空间群形成。电阻率几乎是温度无关的超过三十年的温度,从0.4 K到400 K,而霍尔系数测量是一致的低载流子半金属。磁化率测量揭示了$μ^{\text{exp}}_{\text{eff}} = 1.87 μ_B$ /Ce的有效矩,表明该材料具有磁性Ce $^{3+}$和非磁性Ce $^{4+}$的混合物。在冷却时,Ce $_3$ Ir $_4$ Ge $_{13}$首先进入低于$T_{\text{SRO}}=10$ K的短程磁有序状态,其特征在于磁化率偏离居里-外斯行为和宽场独立热容异常。在较低的温度下,我们观察到第二个,更尖锐的峰值在热容量在$T^* = 1.7$ K,同时分裂的场冷却和零场冷却的磁化率。$T^*$的小电阻率下降表明自旋无序散射的损失与磁有序或自旋冻结转变一致。因此,Ce $_3$ Ir $_4$ Ge $_{13}$是具有复杂的热力学和输运性质的非均匀混合价化合物的罕见例子。