The floating zone technique is a well-established single crystal growth method in materials research, able to produce volumetrically large specimens with extremely high purities. However, traditional furnace designs have relied on heating from high-powered bulb sources in combination with parabolic mirrors, and hence are constrained to transparent growth chambers with large solid angles of optical access. This results in a stark limitation on achievable processing gas pressures, and in turn renders a range of compounds unsuitable for crystal growth by the floating zone technique, either due to excessive volatility or due to metastability. Here, we demonstrate a novel high-pressure laser-based floating zone system (HP-LFZ). The use of lasers for heating allows implementation of a high-strength metal growth chamber, permitting greatly enhanced processing pressures over conventional mirror-based designs, with the current design allowing for pressures up to 1000 bar. We demonstrate a series of example single crystal growths using this design in pressures up to 675 bar, a significant increase over processing pressures attainable in commercially available floating zone systems. The general utility of the HP-LFZ is also illustrated via growths of a range of complex oxides.
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
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。
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。
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）
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。
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…
3d Transition Metals and Oxides within Carbon Nanotubes by Co-Pyrolysis of Metallocene & Camphor: High Filling Efficiency and Self-Organized Structures
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。
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。
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。
Single crystal growth and study of the magnetic properties of the mixed spin-dimer system Ba$_{3-x}$Sr$_{x}$Cr$_{2}$O$_{8}$
化合物Sr $_{3}$ Cr $_{2}$ O $_{8}$和Ba $_{3}$ Cr $_{2}$ O $_{8}$是具有Cr $^{5+}$磁性离子的绝缘二聚反铁磁体。这些自旋- $\frac{1}{2}$离子形成具有强的二聚体内反铁磁相互作用的六边形双层，这导致单重基态和带隙的三重态。我们报告的影响的磁性能的Sr $_{3}$ Cr $_{2}$ O $_{8}$引入化学无序后，取代Sr的Ba。在四镜型光学浮区炉中生长了两种Ba $_{3-x}$ Sr $_{x}$ Cr $_{2}$ O $_{8}$单晶，其中$x=2.9$（占$mixing$的3.33%）和$x=2.8$（占6.66%）。通过磁化强度测量研究了这些化合物的磁性。为了确定$x=2.9$的相互作用常数和自旋能隙，对Ba $_{0.1}$ Sr $_{2.9}$ Cr $_{2}$ O $_{8}$进行了非弹性中子散射测量.测得二聚体内相互作用常数$J_0$ =5.332（2）meV，比纯Sr $_{3}$ Cr $_{2}$ O $_{8}$小4%，而二聚体间交换作用$J_e$小6.9%。这些结果表明，在磁性能的随机替代效应的显着变化。
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。
Unveiling pressurized bulk superconductivity in a trilayer nickelate Pr4Ni3O10 single crystal
ShanghaiTech University（上海科技大学）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research（高压科学前沿研究中心）；Institute for Shanghai Advanced Research in Physical Sciences (SHARPS)（上海物理科学研究院）；Beijing University of Technology（北京工业大学）；Japan Synchrotron Radiation Research Institute（日本同步辐射研究机构）；University of Oxford（牛津大学）；Tsinghua University（清华大学）
