La 1-x Eu x FeAsO系统中的铕掺杂效应

发布时间：2021-10-23 09:59

　　研究了采用高温固相反应法合成的La_1-xEu_xFeAsO（x=0,0.2,0.4,0.6）系列样品中镧位掺铕的元素替代效应。基于X射线粉末衍射的晶体结构表征显示,体系的铕掺杂固溶度高达60%。随着铕含量的提高,晶胞的a轴和c轴都线性下降,说明铕离子成功替代了镧离子的晶位。电阻率随温度的变化图显示,LaFeAsO母体150 K附近的电荷密度波没有随着铕含量的提高而受到压制,同时体系在2 K以上没有观察到超导电性。磁化率测量显示,铕掺杂导致样品300 K下的磁化率线性增加。与此同时,所有掺铕样品的磁化率在150 K以上呈现明显的居里-外斯行为。经拟合得出,样品中铕离子的有效磁矩介于3.2～4.1μB之间,说明掺入的铕离子主要呈现+3价。 

【文章来源】：山东理工大学学报(自然科学版). 2020,34(02)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

La1-xEuxFeAsO样品的XRD图谱

图2显示系列样品的电阻率随温度的变化规律。样品室温电阻率和掺杂比例之间没有明显的依赖关系。为了更清晰的显示电阻率和温度的关系，我们对所有电阻率数据依照各自300 K时的取值进行归一化。如图2所示，母体样品的电阻在150 K附近出现异常，更低的温度下电阻随温度的降低而升高。上述行为和早先的测量结果相符[3]。当晶格中的镧离子被铕部分取代后，低温下的电阻率下降，但与铕含量的相关性不明显。值得注意的是，对所有的铕掺杂样品，150 K附近反铁磁有序导致的电阻异常并没有被压制到更低的温度。考虑到以往的实验中，不论电子型还是空穴型元素替代都会显著压制体系的反铁磁有序，上述电阻异常保持不动的现象表明铕掺杂并没有引入载流子。低温下电阻-温度行为的变化可能和材料内的杂质或晶界的影响有关。2.3 磁化率

图3显示了样品的磁化率随温度的变化关系。由于样品的磁化率随掺杂水平发生显著的变化，纵坐标采用对数坐标，以保证数据显示清晰。从图3中可以看出，室温下母体材料室温磁化率最小(3.3×10-4emu/mol)，和其他文献报道的结果处在同一数量级[3]。随着温度的下降，磁化率同步下降，并在150 K附近出现反铁磁序引发的异常。在更低的温度区间，磁化率随温度的进一步降低而升高，可能来源于某种未知的顺磁杂质。当20%的镧离子被铕取代后，材料的室温磁化率迅速增加为1.2×10-3emu/mol，同时高温段磁化率与温度同步下降的趋势得到明显抑制，且150 K附近的磁化率异常变得不明显。考虑到电阻测量中反铁磁导致的异常并没有被压制，我们认为磁化率数据中反铁磁信号被削弱的原因可能是铁砷层的反铁磁信号被铕离子的磁矩淹没了。类似的现象在基于其他稀土离子的ZrCuSiAs型铁基超导体中也曾经观测到[5-6]。当铕含量进一步提高到x=0.4和x=0.6时，一方面室温磁化率继续升高，另一方面磁化率在20 K附近呈现出典型的反铁磁有序信号。这可能说明，随着铕离子比例的升高，磁矩之间开始建立反铁磁相互关联。我们注意到，样品的室温磁化率随着铕含量的升高呈现近似的线性增加。这说明磁信号的增强主要来自铕离子的贡献。2.4 铕离子有效磁矩


本文编号：3452978