反钙钛矿结构化合物

Nickelbasedantiperovskitecompounds2010-7-3outline①镍基反钙钛矿化合物

ⅰ含C元素

ⅱ含N元素

ⅲ含B元素②制备技术及实验中的注意事项③MgCNi3的超导电性研究⑴C元素含量对其影响

⑵Mg元素含量对其影响⑶各种元素替代作用总结⑷其他镍基反钙钛矿结构化合物定义及结构和其他一些此类化合物☆反钙钛矿结构镍基化合物通式可以写作AXNi3（A=Al，Ga，In，Zn，Cd，Mg）等元素，X=C,B,N元素。锶基：Sr3NxSn钡基：Ba3NxSnBa3NxPb钛基：AlCTi3InCTi3TlCTi3

银基：Ag3SI钙基：PNCa3AsNCa3

SbNCa3BiNCa3PbNCa3铜基：PbCu3NRhCu3NRuCu3N镁基：AsNMg3SbNMg3锰基化合物……ⅰ含碳镍基化合物及其基本性质即是位于体心位置的原子是C原子，一些晶格常数位于下表。AlCNi3

：2005年，dong等人发现了在300K的弱铁磁-顺磁转变而tong等人证实该体系没有自发磁化，不存在长程铁磁序，是一个交换增强的Pauli顺磁体，趋于铁磁不稳。

上图第一列中的元素都是周期表中第三主族中元素Al，Ga，In，从表中可以总结出随着原子量的增加，晶格常数a0也增大，但即使温度降低到2K以下这些化合物也未出现超导转变。GaCNi3：是一个交换增强的Pauli顺磁体，表现出强电子关联应。M.Sieberer等人通过计算研究认为AlCNi3和GaCNi3是一个nonmagneticmetal，他们认为是实验中存在C缺位会导致数据的不准确性。顺磁物质的主要特点是χ＞0并且χ的数值很小，多数顺磁性物质的磁化率随温度升高而下降，χ-1与线性关系。InCNi3：tong等人报道当In为0.95时成相比较完美，并且表现出铁磁性，居里转变温度为577K；随着温度的下降，InCNi3从转变成为FM，Tc=577K。由上图可以看出在整个温度区间表现出金属性，温度降低到5K也为出现超导转变。ZnCNi3：M.D等人计算了其电子结构，认为可能是在femi面附近的vanHove奇点抑制了超导电性。CdCNi3：当温度小于Tc=3K时表现出超导电性。ⅱ含N元素的镍基反钙钛矿结构化合物含N元素的镍基反钙钛矿结构仍然属于Pm-3m群实验合成的目前唯一一个N化物的超导ZnNNi3其Tc=3K。理论指出，在铁磁态附近，费米面下方，态密度DOS值出现一个峰值，而且预言空穴掺杂会导致铁磁性，电子掺杂会抑制EF附近的DOS。反钙钛矿结构镍基硼化物具有与MgCNi3相同的价电子数目，而且有理论认为其可能是超导与铁磁态共存体。目前实验目前合成了InBNi3，其近似为Pauli顺磁体，其铁磁关联也与MgCNi3相当，该体系存在一定的电声耦合。理论认为通过元素替代可以引入一些空位，可能会观察到超导现象。②制备技术及实验中的注意事项目前制备此类化合物方法有两种：（1）固态反应法（2）化学合成主要影响因素是：（a）杂质（b）氧元素（c）温度（d）其他③MgCNi3的超导电性研究20世纪80年代以来钙钛矿结构(Perovskite)氧化物及其层状衍生物成为凝聚态物理和材料科学研究的热点之一。它们表现出丰富的物理性质及广阔的应用前景：例如高温超导、庞磁电阻、铁电等。与钙钛矿结构体系相对应，但目前研究较少的一类材料体系为反钙钛矿结构(Antiperovskite)体系。2001年美国普林斯顿大学R.J教授的研究小组通过中子衍射确定了其反钙钛矿结构，并在该体系中发现了超导电性，接近完全化计量比的MgCNi3样品超导转变温度(Tc)可达8.4K，并且Tc随着碳含量降低而小。从而使得这一类材料重新走入人们的视野。⑴C元素含量对其影响首先：需要指出的就是C含量的多少直接影响体系是否能够得到纯净的单一相。而且实验中名义组分都会使用过量的C元素来中和实验中可能出现的O元素，并且保证反应完全进行。其次：只有碳含量达到一定程度才能产生超导电性，且随着C含量的降低，Tc也减小。⑵Mg元素含量对其影响由于Mg元素熔点比较低，在烧结过程中容易氧化、挥发、与碳与镍元素反应不完全等。实验中一般采取加入过量的Mg元素来补偿，多次实验结果表明最佳配比为Mg1.25C1.45Ni3其中样品中与Mg元素相关的杂质有MgO，Mg2Ni…至今未见Mg元素含量对超导电性之间关联的报道！！⑶各种元素替代作用总结Ⅰ.Zn掺杂进入Mg位会导致TC降低，但是比热和MgCNi3一样仍然保持BCS-Like。Ⅱ其他元素替代效应主要集中在Ni原子位置4d族Ru元素掺杂替代Ni，发现随着掺杂浓度的增加Tc降低的速度比3d族慢。Fe掺杂对Tc的影响主要趋势是先稍微有一点提高，然后在下降，原因可能是自旋涨落增强。4d可能是通过能带效应来影响超导，3d主要则通过磁拆对形式破坏超导Mn掺杂迅速破坏超导，并正常化率呈现出居里-外斯行为，说明体内形成了局域磁矩，低温电阻率出现了康道效应。Co掺杂使得TC迅速降低，可能是由于自旋涨落的增强。Cu↑，TC↓11B取代C元素B取代C原子，随着B含量的增加体系的杂质（主要是MgO）也在不断的增加，但是当B达到0.16时能够得到较单一的相结构随着B原子的增加，晶格常数也变大，这可能是由于B原子的加入导致了畸变而引起的，并且增加的趋势近似复合线性变化。而Tc则随着含量的增多迅速的减小，当B含量达到0.1