钙钛矿SrVO $_3$由于其简单的金属特性和在还原环境中的稳定性而在各种应用中受到关注。本文报道了用激光浮区技术制备SrVO $_3$单晶的方法。劳厄衍射意味着单畴CA。长度为30 mm。优化的晶体的化学计量被发现是Sr $_{0.985}$ VO $_{2.91}$使用电感耦合等离子体发射光谱和中子粉末衍射分析,与组合物可调取决于晶体提拉速率。从2到300 K的热容测量显示的组合物的变化,归因于杂质散射和声子dynamics.Our的结果表明,在制备一系列材料的激光浮区技术的实用性,我们的进步与SrVO $_3$可能有助于导致包括催化,透明导电氧化物,电子发射器和其他电子器件的应用。
英文摘要:
The perovskite SrVO$_3$ is of interest for a variety of applications due to its simple metallic character and stability in reducing environments. Here we report the preparation of single-crystal SrVO$_3$ using the laser floating zone technique. Laue diffraction implies single domains ca. 30 mm in length. The stoichiometry of optimized crystals was found to be Sr$_{0.985}$VO$_{2.91}$ using inductively coupled plasma optical emission spectrometry and neutron powder diffraction analysis, with compositions adjustable depending on the crystal pulling rate. Heat capacity measurements from 2 to 300 K show variations with composition, attributable to a combination of impurity scattering and changes in phonon dynamics.Our results demonstrate the utility of the laser floating zone technique in preparing a range of materials, and our advances with SrVO$_3$ may help lead to applications including catalysis, transparent conducting oxides, thermionic emitters, and other electronic devices.
Crystal growth of the non-magnetic Zn$^{2+}$ and magnetic Co$^{2+}$ doped quasi one-dimensional spin chain compound SrCuO$_{2}$ using the travelling solvent floating zone method
Transport Properties of Bi$_2$Sr$_{2-x}$La$_x$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ Single Crystals Grown by a Floating-Zone Method
采用移动溶剂浮区法成功地生长了Bi基高$T_c$超导体Bi $_2$ Sr $_{2-x}$ La $_x$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$的母体绝缘体。面内电阻率$ρ_{ab}$在室温附近显示出金属行为($dρ_{ab}/dT >$ 0),尽管电阻率的大小远高于金属导电的Mott极限。霍尔迁移率的母绝缘体没有这么多的不同,从一个最佳掺杂的样品。这些结果表明,该系统是不是一个简单的绝缘体与一个明确的差距,并在母绝缘体中的孔基本上是巡回的,只要它是掺杂。
Large Transport Properties of Bi$_2$Sr$_{2-x}$La$_x$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ Single Crystals Grown by a Floating-Zone Method
采用移动溶剂浮区法成功地生长了Bi基高$T_c$超导体Bi $_2$ Sr $_{2-x}$ La $_x$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$的母体绝缘体。面内电阻率$ρ_{ab}$在室温附近显示出金属行为($dρ_{ab}/dT >$ 0),尽管电阻率的大小远高于金属导电的Mott极限。霍尔迁移率的母绝缘体没有这么多的不同,从一个最佳掺杂的样品。这些结果表明,该系统是不是一个简单的绝缘体与一个明确的差距,并在母绝缘体中的孔基本上是巡回的,只要它是掺杂。
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。
Impact of Stoichiometry of Yb2Ti2O7 on its Physical Properties
一系列的Yb 2 Ti 2 O 7掺杂样品演示了非化学计量对Yb 2 Ti 2 O 7的结构,性能和磁基态通过X射线衍射,比热,和磁化强度测量的影响。根据该系列,对通过移动溶剂浮区技术(溶剂= 30重量%金红石TiO 2和70重量% Yb 2 Ti 2 O 7)生长的化学计量的Yb 2 Ti 2 O 7单晶进行表征和评价。我们的数据表明,当正x掺杂时,立方晶格参数a增加,居里-外斯温度降低。化学计量比的Yb 2 Ti 2 O 7样品的热容测量在T = 268(4)mK处呈现出尖锐的一阶峰,在偏离理想化学计量比的掺杂样品中,该峰在幅度和温度上受到抑制。每个Yb离子恢复的全熵为5.7J/K ~ Rln ~ 2。我们的工作建立了掺杂对Yb 2 Ti 2 O 7的物理性质的影响,这提供了进一步的证据表明,以前的晶体生长的传统的浮区法掺杂理想的化学计量比。此外,我们还介绍了如何用移动溶剂浮区法生长高质量的Yb_2Ti_2O_7无色单晶。
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。
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…
Superdislocations and point defects in pyrochlore Yb2Ti2O7 single crystals and implication on magnetic ground states
本研究报告的原子尺度表征的结构缺陷的Yb 2 Ti 2 O 7,烧绿石氧化物的微妙的磁相互作用是容易受到小扰动。由于文献报道的磁基态的差异,确定该系统中缺陷的性质已成为一个紧迫的问题。在本研究中,我们使用原子分辨率扫描透射电子显微镜技术,以确定在传统的光学浮区法(FZ)生长的钛酸镱单晶中的缺陷类型。除了已知的点缺陷的替代Yb的Ti B-网站,扩展的缺陷,如解离超位错和反相界被发现在这种材料中的第一次。这种缺陷在FZ生长的单晶(颜色较深)中预先观察到,与通过移动溶剂浮区(TSFZ)技术生长的化学计量的白色多晶粉末或高质量无色单晶相反。这些扩展缺陷引起的晶格应变导致Yb四面体的扭曲。在缺陷处未检测到Ti价态的变化。我们的研究结果提供了新的见解理解的性质是非常重要的几何挫折化合物的物理性质的研究缺陷。此外,这项工作揭示了复杂的核心结构的超位错,具有大的伯格斯矢量的氧化物与复杂的晶胞。
用浮区法生长了新化合物SrMn $_2$ V $_2$ O $_8$的大单晶。该过渡金属基氧化物与SrNi $_2$ V $_2$ O $_8$同构,由四元空间群$I4_1cd$描述。通过磁化率,磁化强度和比热测量的磁性能进行了研究。标题化合物在有序温度($T_N$ = 43 K)以上表现为一维磁性体系。磁基态可以描述为一个经典的长程有序反铁磁体,具有弱的各向异性。
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。
Quantum spin liquid and electric quadrupolar states of single crystal Tb$_{2+x}$Ti$_{2-x}$O$_{7+y}$
通过比热测量研究了阻挫烧绿石氧化物Tb $_{2+x}$ Ti $_{2-x}$ O $_{7+y}$的基态,该基态灵敏地依赖于小的偏离化学计量参数$x$.用标准浮区法生长的Tb $_{2+x}$ Ti $_{2-x}$ O $_{7+y}$单晶具有浓度($x$)梯度。这种偏离化学计量参数是通过精确测量从晶体梨晶切割的小样品的晶格常数来确定的。比热表明,在$x$ - $T$相图中,电四极态的相界具有圆顶结构,在约$x = 0.01$处具有最高的$T_{\text{c}} \simeq 0.5$ K。该相图表明Tb $_{2+x}$ Ti $_{2-x}$ O $_{7+y}$的U(1)量子自旋液体态存在于$x<x_{\text{c}} \simeq -0.0025 $范围内,其通过一阶相变线$x=x_{\text{c}}$与四极态分离。
Crystal growth, characterization and phase transition of PbCuTe$_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。
Growth, characterization and physical properties of high-quality large single crystals of Bi$_2$Sr$_{2-x}$La$_{x}$CuO$_6$ high-temperature superconductors
采用移动溶剂浮区法生长了高质量的大尺寸BiPDMATHABMM Sr $_{2-x}$ La $_{x}$ CuO $_6$(La-Bi 2201)单晶。样品的组成和结构的分析,其特征在于和它们的物理性质进行了研究,通过磁化率和电阻率测量。获得了具有尖锐超导转变的超导样品,其掺杂范围从过掺杂(x<0.40)、最佳掺杂(x~0.40)、欠掺杂(0.40<x<0.84)到严重欠掺杂(x>0.84)。对于x=0.73,获得大至~40 * 2.0 * 1 mm 3的晶体。当x=0.40时,获得了宽度小于2K的尖锐超导转变和近乎完美的超导电性迈斯纳信号。La-Bi_(2201)单晶的获得将为研究高温超导的物理性质、电子结构和机理提供一个理想的体系