研究了采用高溫固相反應(yīng)法合成的La_1-xEu_xFeAsO（x=0,0.2,0.4,0.6）系列樣品中鑭位摻銪的元素替代效應(yīng)。基于X射線粉末衍射的晶體結(jié)構(gòu)表征顯示,體系的銪摻雜固溶度高達(dá)60%。隨著銪含量的提高,晶胞的a軸和c軸都線性下降,說明銪離子成功替代了鑭離子的晶位。電阻率隨溫度的變化圖顯示,LaFeAsO母體150 K附近的電荷密度波沒有隨著銪含量的提高而受到壓制,同時體系在2 K以上沒有觀察到超導(dǎo)電性。磁化率測量顯示,銪摻雜導(dǎo)致樣品300 K下的磁化率線性增加。與此同時,所有摻銪樣品的磁化率在150 K以上呈現(xiàn)明顯的居里-外斯行為。經(jīng)擬合得出,樣品中銪離子的有效磁矩介于3.2～4.1μB之間,說明摻入的銪離子主要呈現(xiàn)+3價。 

【文章來源】：山東理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,34(02)

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【部分圖文】：

La1-xEuxFeAsO樣品的XRD圖譜

圖2顯示系列樣品的電阻率隨溫度的變化規(guī)律。樣品室溫電阻率和摻雜比例之間沒有明顯的依賴關(guān)系。為了更清晰的顯示電阻率和溫度的關(guān)系，我們對所有電阻率數(shù)據(jù)依照各自300 K時的取值進(jìn)行歸一化。如圖2所示，母體樣品的電阻在150 K附近出現(xiàn)異常，更低的溫度下電阻隨溫度的降低而升高。上述行為和早先的測量結(jié)果相符[3]。當(dāng)晶格中的鑭離子被銪部分取代后，低溫下的電阻率下降，但與銪含量的相關(guān)性不明顯。值得注意的是，對所有的銪摻雜樣品，150 K附近反鐵磁有序?qū)е碌碾娮璁惓２]有被壓制到更低的溫度。考慮到以往的實驗中，不論電子型還是空穴型元素替代都會顯著壓制體系的反鐵磁有序，上述電阻異常保持不動的現(xiàn)象表明銪摻雜并沒有引入載流子。低溫下電阻-溫度行為的變化可能和材料內(nèi)的雜質(zhì)或晶界的影響有關(guān)。2.3 磁化率

圖3顯示了樣品的磁化率隨溫度的變化關(guān)系。由于樣品的磁化率隨摻雜水平發(fā)生顯著的變化，縱坐標(biāo)采用對數(shù)坐標(biāo)，以保證數(shù)據(jù)顯示清晰。從圖3中可以看出，室溫下母體材料室溫磁化率最小(3.3×10-4emu/mol)，和其他文獻(xiàn)報道的結(jié)果處在同一數(shù)量級[3]。隨著溫度的下降，磁化率同步下降，并在150 K附近出現(xiàn)反鐵磁序引發(fā)的異常。在更低的溫度區(qū)間，磁化率隨溫度的進(jìn)一步降低而升高，可能來源于某種未知的順磁雜質(zhì)。當(dāng)20%的鑭離子被銪取代后，材料的室溫磁化率迅速增加為1.2×10-3emu/mol，同時高溫段磁化率與溫度同步下降的趨勢得到明顯抑制，且150 K附近的磁化率異常變得不明顯�？紤]到電阻測量中反鐵磁導(dǎo)致的異常并沒有被壓制，我們認(rèn)為磁化率數(shù)據(jù)中反鐵磁信號被削弱的原因可能是鐵砷層的反鐵磁信號被銪離子的磁矩淹沒了。類似的現(xiàn)象在基于其他稀土離子的ZrCuSiAs型鐵基超導(dǎo)體中也曾經(jīng)觀測到[5-6]。當(dāng)銪含量進(jìn)一步提高到x=0.4和x=0.6時，一方面室溫磁化率繼續(xù)升高，另一方面磁化率在20 K附近呈現(xiàn)出典型的反鐵磁有序信號。這可能說明，隨著銪離子比例的升高，磁矩之間開始建立反鐵磁相互關(guān)聯(lián)。我們注意到，樣品的室溫磁化率隨著銪含量的升高呈現(xiàn)近似的線性增加。這說明磁信號的增強(qiáng)主要來自銪離子的貢獻(xiàn)。2.4 銪離子有效磁矩


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