antiperovskite复合MgCNi超导<年代ub>3在2001年被发现后,发现超导MgB吗<年代ub>2。尽管超导转变温度较低比MgB (8 K)<年代ub>2(39 K), MgCNi<年代ub>3吸引了相当多的关注由于其高含量的磁性元素镍和立方结构类似于钙钛矿铜酸盐。经过多年的理论上和实验上的广泛调查,然而,尚不清楚是否超导机制是常规的。核心问题是如果和铁磁自旋涨落导致库珀削皮。最近,单晶的实验结果在2007年首先报道表明传统的趋势年代波机制。与此同时许多化合物邻近MgCNi<年代ub>3合成和物理性质研究,丰富了镍系的物理antiperovskite化合物和帮助理解超导MgCNi吗<年代ub>3。在这篇文章中,我们总结这两个方面的研究进展。此外,这些化合物的普遍相图,这表明超导phonon-mediated机制,以及一个线索搜索新超导体antiperovskite结构。最后,几个可能的范围提出了未来的研究。
1。介绍
探索新的超导体是材料科学的核心问题之一,凝聚态物理。发现高温(高-<年代vg height="15.9" id="M1" style="vertical-align:-3.43848pt;width:20.4625px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.4625 15.9" width="20.4625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
)超导铜酸盐吸引了大量的注意力在过去的几十年中<一个href="#B1">1]。2001年,r . j .静脉普林斯顿大学的教授antiperovskite的超导复合MgCNi报道<年代ub>3的转变温度<年代vg height="15.9" id="M2" style="vertical-align:-3.43848pt;width:48.037498px;" version="1.1" viewbox="0 0 48.037498 15.9" width="48.037498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
K(图<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig1/" target="_blank">1)[<一个href="#B2">2]。的超导MgCNi<年代ub>3是不寻常的大倪磁性元素的内容,这往往有利于磁基态。电子结构的显著特征是一个扩展范霍夫奇点如图<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig2/" target="_blank">2(一个),大的态密度(DOS)略低于费米能级(<年代vg height="15.25" id="M3" style="vertical-align:-3.27605pt;width:18.887501px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.887501 15.25" width="18.887501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
)(见图<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig2/" target="_blank">2 (b)][<一个href="#B3">3]。类似的功能已被观察到在某些高收入<年代vg height="15.9" id="M4" style="vertical-align:-3.43848pt;width:20.4625px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.4625 15.9" width="20.4625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
超导体。此外,DOS峰主要是定语倪3 d状态(<一个href="#B4">4,<一个href="#B5">5]。从结构上看,高的立方对称回忆说<年代vg height="15.9" id="M5" style="vertical-align:-3.43848pt;width:20.4625px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.4625 15.9" width="20.4625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
铜酸盐超导体与钙钛矿结构。因此,核心问题是,是否在MgCNi超导<年代ub>3是奇异的。换句话说,这个问题的答案在于澄清的角色或铁磁自旋波动(FM)相关性可能从主导MgCNi镍含量<年代ub>3。然而,基于多晶样品的实验结果不同的技术(如核磁共振(<一个href="#B6">6,伦敦穿透深度<一个href="#B7">7,<一个href="#B8">8),临界电流的行为(<一个href="#B9">9),隧道谱(<一个href="#B10">10,<一个href="#B11">11)、碳同位素效应(<一个href="#B12">12],比热[<一个href="#B13">13,<一个href="#B14">14),μSR (<一个href="#B15">15]等等)从不同的组织是有争议的。详细总结实验和理论结果发表在2004年之前可以在复习文献[<一个href="#B16">16Mollah写的)。从那时起,研究人员在这个领域一直关注两个主要范围,即MgCNi实验调查<年代ub>3单晶的合成和MgCNi邻居化合物的物理性质<年代ub>3,从来没有被包含在任何评论文章。在本文中,我们关注这两个主题,以及提供一个相图基于晶格常数的可用数据,德拜温度和密度的费米能级,<年代vg height="16.275" id="M6" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
的镍基antiperovskite化合物。相图支持的超导观察镍基antiperovskite phonon-mediated而非传统的化合物。在镍系相图也有助于探索新的超导体antiperovskite化合物。一些未来可能的研究范围,提出了本文的结束。
2。实验结果在单个水晶MgCNi<年代ub>3
单晶的实验希望消除差异基于多晶样品的实验结果。然而,首先,唯一成功的合成MgCNi<年代ub>3单晶,据报道在2007年(<一个href="#B17">17)由李et al .,五年后在多晶MgCNi超导的发现<年代ub>3。
在[<一个href="#B17">17),李等人采用self-flux方法借助高压。毫克的混合物,C,和镍粉比1:1:3是地面,压成一个小球,然后加载到一个高压细胞。然后在1200°C下样本加热4.25绩点12小时。导致样品是单一的水晶MgCNi的混合物<年代ub>3与数百微米和通量的大小。与多晶样品,单晶不包含C或毫克不足。相反,镍是发现缺陷。真正的作文变成了<年代vg height="16.65" id="M11" style="vertical-align:-4.19598pt;width:92.949997px;" version="1.1" viewbox="0 0 92.949997 16.65" width="92.949997" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
。作为显示在图<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig3/" target="_blank">3发现,转变温度6.7 K,略低于<年代vg height="15.9" id="M12" style="vertical-align:-3.43848pt;width:20.4625px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.4625 15.9" width="20.4625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
对于多晶MgCNi<年代ub>3。即便如此,整个样本质量与晶体相比大大提高了样品。例如,剩余电阻率比值为2.7,大于值为水晶报告样本。此外,微观的单晶是均匀和自由规则阵列的高分辨率透射电子显微镜(TEM)观察图片多晶样品(<一个href="#B17">17]。
为了澄清在单晶MgCNi超导的性质<年代ub>3一直在执行,进一步测量样品从李的组。基于电阻测量应用的温度和磁场的函数,它是发现,正常状态电阻率可以解释为只使用电子声子(e-p)散射机制,表明传统的BCS行为(<一个href="#B18">18]。这是进一步支持的线性行为<年代vg height="16.475" id="M14" style="vertical-align:-3.43848pt;width:52.837502px;" version="1.1" viewbox="0 0 52.837502 16.475" width="52.837502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
附近<年代vg height="15.9" id="M15" style="vertical-align:-3.43848pt;width:20.4625px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.4625 15.9" width="20.4625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
。低温电子比热<年代vg height="19.3375" id="M16" style="vertical-align:-5.73167pt;width:42.875px;" version="1.1" viewbox="0 0 42.875 19.3375" width="42.875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
在超导状态显示了一个经典的指数减少确认年代波与一个温和e-p耦合在这种材料<一个href="#B19">19,<一个href="#B20">20.]。然而,<年代vg height="19.3375" id="M17" style="vertical-align:-5.73167pt;width:42.875px;" version="1.1" viewbox="0 0 42.875 19.3375" width="42.875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
在正常状态不能用通常的描述<年代vg height="15.8375" id="M18" style="vertical-align:-0.0pt;width:17.775px;" version="1.1" viewbox="0 0 17.775 15.8375" width="17.775" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
声子的贡献。更高的phonon-term可能由于软化倪最低的声学声子模式需要解释偏差(<一个href="#B20">20.]。它符合磁穿透深度测量高精度隧道二极管振荡器技术和霍尔探头磁化,这表明超导缺口完全开放在整个费密面(<一个href="#B21">21]。此外,比2Δ/<年代vg height="16.512501" id="M19" style="vertical-align:-3.43848pt;width:64.550003px;" version="1.1" viewbox="0 0 64.550003 16.512501" width="64.550003" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
和高比热抓住<年代vg height="15.9" id="M20" style="vertical-align:-3.43848pt;width:20.4625px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.4625 15.9" width="20.4625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
在零场,ΔC<年代vg height="17.362499" id="M21" style="vertical-align:-4.15506pt;width:122.45px;" version="1.1" viewbox="0 0 122.45 17.362499" width="122.45" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
,表明强耦合机制。支持这种情况下直接通过点接触型间隙测量光谱(<一个href="#B20">20.]。总结了超导报道参数表<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/tab1/" target="_blank">1。单晶的可用性标本还允许一个详细phonon-dispersion映射超导机制密切相关。通过应用非弹性散射x射线(ix)声子映射被香港报道等。<一个href="#B22">22]。ix的结果意味着没有声子异常可以支持任何外来MgCNi超导机制<年代ub>3。这个结果验证了晚了从头开始计算(<一个href="#B23">23]。此外,张成泽et al。<一个href="#B24">24)观察到的峰值效应(PE),即一个突然增加超导的临界电流接近尾声。随着AC驱动频率的增加,体育是崩溃和可观测通量蠕变发展形成鲜明对比的是,在充分研究NbSe观测到的结果<年代ub>2。此外,在MgCNi PE<年代ub>3建议是一种动态现象。
虽然测量实验结果表明MgCNi单晶样品<年代ub>3是一个传统BCS-type超导体与调解或e-p耦合强,还随意排除旋转波动或调频不稳定的贡献。原因是相对于单一晶体样品本身。所有的实验进行晶体由同一组。此外,水晶Ni-deficient [<一个href="#B17">17]尽管其超导参数接近决定多晶样品(见表<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/tab1/" target="_blank">1)。从理论上讲,镍基复合InCNi antiperovskite<年代ub>3,这是证明了倪的过剩,或说,缺乏可以调整系统调频的不稳定(<一个href="#B25">25),甚至调频订单(<一个href="#B26">26]。是很自然的期待更强的spin-fluctuations给定一个完美的化学计量MgCNi<年代ub>3单晶。因此,理论Ni-deficient之间的比较<年代vg height="16.5375" id="M49" style="vertical-align:-4.10043pt;width:70.824997px;" version="1.1" viewbox="0 0 70.824997 16.5375" width="70.824997" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
和完善MgCNi<年代ub>3会解决问题。此外,单个晶体的生长没有倪缺陷需要MgCNi是否结束十年的辩论<年代ub>3是非常规超导体。
3所示。研究进展MgCNi以外的镍基Antiperovskite化合物<年代ub>3
目的调查MgCNi密切相关的材料<年代ub>3,也就是说,AXNi<年代ub>3(A =锌、铝、Ga、Cd等;X = C, N, B),双面探索新的超导体和阐明MgCNi的超导机制<年代ub>3。迄今为止,有超过十个化合物MgCNi相邻<年代ub>3合成和物理性质研究。这些新合成镍基antiperovskite化合物可以分为三种类型,即,碳化物ACNi<年代ub>3氮化物,安妮<年代ub>3阿扁,硼化<年代ub>3。
CdCNi<年代ub>3与相同数量的价电子MgCNi<年代ub>3是另一个超导体的碳化物ACNi吗<年代ub>3。如数据所示<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig4/" target="_blank">4(一)和<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig4/" target="_blank">4 (b),转变温度<年代vg height="15.9" id="M50" style="vertical-align:-3.43848pt;width:20.4625px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.4625 15.9" width="20.4625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
大约是3.2 K,不同的加工条件(<一个href="#B27">27]。超导参数表中列出<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/tab1/" target="_blank">1。比热索姆费尔德常数<年代vg height="12.175" id="M51" style="vertical-align:-3.56265pt;width:8.6374998px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6374998 12.175" width="8.6374998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
是18 mJ /(摩尔K<年代up>2),小于MgCNi<年代ub>3。然而,理论计算显示<年代vg height="16.275" id="M52" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
价值比MgCNi略大<年代ub>3,而计算e-p耦合系数(0.8)是近一半,MgCNi对应的值为1.5<年代ub>3(<一个href="#B28">28]。这被认为是与软化行为最低的声学声子分支沿着x r对称方向(<一个href="#B28">28]。威尔逊比大<年代vg height="21.299999" id="M53" style="vertical-align:-4.3871pt;width:199.75px;" version="1.1" viewbox="0 0 199.75 21.299999" width="199.75" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
和抑制上临界磁场<年代vg height="16.4125" id="M54" style="vertical-align:-3.3907pt;width:85.737503px;" version="1.1" viewbox="0 0 85.737503 16.4125" width="85.737503" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
T,相比之下,泡利限制(T) 14日表示强烈的调频相关性的存在。令人惊讶的是,ZnCNi<年代ub>3与相同数量的价电子,MgCNi<年代ub>3和CdCNi<年代ub>3,发现泡利顺(PM)金属超导到2 K的没有信号(<一个href="#B29">29日]。的价值<年代vg height="12.175" id="M55" style="vertical-align:-3.56265pt;width:8.6374998px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6374998 12.175" width="8.6374998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
只有6.77 mJ /(摩尔K<年代up>2),比MgCNi小得多<年代ub>3和CdCNi<年代ub>3(见表<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/tab1/" target="_blank">1),指示e-p耦合非常疲软,解释了超导的消失。然而,这是理论上建议实验ZnCNi<年代ub>3是碳缺陷,而化学计量化合物应该超导(<一个href="#B30">30.]。
的多晶ACNi<年代ub>3系列(A = Al, Ga)与一个比MgCNi价电子<年代ub>3是由固态反应和他们的基本属性进行了详细的研究。对于GaCNi<年代ub>3,一个<年代vg height="15.8375" id="M57" style="vertical-align:-0.0pt;width:17.775px;" version="1.1" viewbox="0 0 17.775 15.8375" width="17.775" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
电阻率的温度依赖性。的大值Kadowaki-woods比率<年代vg height="20.275" id="M58" style="vertical-align:-3.56265pt;width:74.050003px;" version="1.1" viewbox="0 0 74.050003 20.275" width="74.050003" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
(μΩ厘米/ K<年代up>2)和威尔逊比率<年代vg height="15.4" id="M59" style="vertical-align:-3.3907pt;width:63.400002px;" version="1.1" viewbox="0 0 63.400002 15.4" width="63.400002" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
表明费米液体高度相关的行为(<一个href="#B31">31日]。大型电子相关建议是由距离引起的FM秩序从侧面exchange-enhanced泡利顺磁性物质,证明由显著增强的比热索姆费尔德常数<年代vg height="12.175" id="M60" style="vertical-align:-3.56265pt;width:8.6374998px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6374998 12.175" width="8.6374998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
不依赖于温度的磁化率<年代vg height="13.2" id="M61" style="vertical-align:-4.3871pt;width:16.35px;" version="1.1" viewbox="0 0 16.35 13.2" width="16.35" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
。至于AlCNi<年代ub>3化合物,磁性也显示这是一个强烈exchange-enhanced泡利顺磁体附近的FM顺序(<一个href="#B32">32]。然而,低温电阻率几乎是线性与温度有关的,可能表明本文行为与GaCNi形成鲜明对比<年代ub>3。低温电子比热AlCNi表明,自旋波动<年代ub>3大力加强与超导MgCNi相比吗<年代ub>3,而e-p联轴器化合物具有可比性。威尔逊比率<年代vg height="15.4" id="M62" style="vertical-align:-3.3907pt;width:23.7875px;" version="1.1" viewbox="0 0 23.7875 15.4" width="23.7875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
大约是2.4和无因次比连接低温与索姆费尔德塞贝克系数比热常数表明AlCNi<年代ub>3可以被视为一种温和electron-correlated材料。不断增强的自旋涨落被确认使用<年代up>27半岛核磁共振测量<年代vg height="15.65" id="M63" style="vertical-align:-3.3907pt;width:53.612499px;" version="1.1" viewbox="0 0 53.612499 15.65" width="53.612499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
与<年代vg height="11.6" id="M64" style="vertical-align:-0.546pt;width:49.237499px;" version="1.1" viewbox="0 0 49.237499 11.6" width="49.237499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
FM的订单是抑制和系统调频附近的秩序(<一个href="#B33">33,<一个href="#B34">34]。相反,早期的实验报告显示AlCNi<年代ub>3是一种弱铁磁体FM-PM过渡的300 K (<一个href="#B35">35]。AlCNi的非磁性基态<年代ub>3和GaCNi<年代ub>3证实了许多理论报告(<一个href="#B36">36- - - - - -<一个href="#B39">39),尽管预测调频或自旋波动的相关性是弱于实验测量(<一个href="#B37">37]。碳缺陷的存在不同程度地可能占这个分歧,所建议的员工等。<一个href="#B37">37]。至于InCNi<年代ub>3,发现铟的减少比原始粉末的混合物使纯antiperovskite类型化合物(<一个href="#B26">26]。结果组成的最优合成<年代ub>0.95CNi经过<年代ub>3。它表现得像一个调频金属低于居里温度(577 K) [<一个href="#B26">26]。建议铁磁性的出现源于Ni /原子比的偏差从理想的情况。从理论上讲,它是找到了理想的化学计量InCNi<年代ub>3是一个非磁性金属和远离远程磁订单(<一个href="#B25">25,<一个href="#B40">40]。职位空缺和置换镍在网站上发现了能够导致一个自旋极化的基态。大力,后者场景更可取的生成一个调频基态(<一个href="#B25">25]。
ZnNNi<年代ub>3是唯一一个超导体在氮化物安妮观察到目前为止<年代ub>3(<一个href="#B41">41]。的<年代vg height="15.9" id="M65" style="vertical-align:-3.43848pt;width:48.037498px;" version="1.1" viewbox="0 0 48.037498 15.9" width="48.037498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
K,如图<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig4/" target="_blank">4 (c)和<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig4/" target="_blank">4 (d)接近CdCNi<年代ub>3。磁化率显示了Pauli-like行为比CdCNi规模小得多<年代ub>3。它表明这种材料的调频相关性不像在CdCNi增强<年代ub>3。获得的比热索姆费尔德常数<年代vg height="12.175" id="M66" style="vertical-align:-3.56265pt;width:8.6374998px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6374998 12.175" width="8.6374998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
是13 mJ /(摩尔K<年代up>2),小于18 mJ /(摩尔K的价值<年代up>2)CdCNi<年代ub>3。即便如此,<年代vg height="15.9" id="M67" style="vertical-align:-3.43848pt;width:20.4625px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.4625 15.9" width="20.4625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
接近CdCNi<年代ub>3因为调频相关性可能抑制<年代vg height="15.9" id="M68" style="vertical-align:-3.43848pt;width:20.4625px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.4625 15.9" width="20.4625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
在ZnNNi弱<年代ub>3。相比之下,MgCNi<年代ub>3,显著降低<年代vg height="16.275" id="M69" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
理论上在ZnNNi吗<年代ub>3(<一个href="#B42">42),占较低<年代vg height="15.9" id="M70" style="vertical-align:-3.43848pt;width:20.4625px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.4625 15.9" width="20.4625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
在ZnNNi<年代ub>3比MgCNi<年代ub>3。的CdNNi<年代ub>3和InNNi<年代ub>3也成功地合成了相同的作者(<一个href="#B41">41),但也不是超导(<一个href="#B43">43]。的<年代vg height="12.175" id="M71" style="vertical-align:-3.56265pt;width:8.6374998px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6374998 12.175" width="8.6374998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
值是12 mJ /(摩尔K<年代up>2)和8 mJ /(摩尔K<年代up>2)CdNNi<年代ub>3和InNNi<年代ub>3分别小于ZnNNi<年代ub>3。然而,不依赖于温度的磁化率<年代vg height="13.2" id="M72" style="vertical-align:-4.3871pt;width:16.35px;" version="1.1" viewbox="0 0 16.35 13.2" width="16.35" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
对于CdNNi<年代ub>3和InNNi<年代ub>3是比ZnNNi吗<年代ub>3,表明一个增强的贡献从调频相关性在前两种化合物。它显示了通过理论计算的<年代vg height="16.275" id="M73" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
对于CdNNi<年代ub>3ZnNNi比得上吗<年代ub>3(<一个href="#B44">44),但<年代vg height="16.275" id="M74" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
InNNi大幅减少<年代ub>3(<一个href="#B45">45]。假设CdNNi e-p耦合是可比的<年代ub>3和ZnNNi<年代ub>3,可以观察到在CdNNi超导<年代ub>3如果调频相关性可以抑制。最近,他等人报道两种掺杂CdNNi系列<年代ub>3,也就是说,<年代vg height="16.450001" id="M75" style="vertical-align:-3.3907pt;width:98.787498px;" version="1.1" viewbox="0 0 98.787498 16.450001" width="98.787498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
(<年代vg height="11.6" id="M76" style="vertical-align:-0.546pt;width:76.824997px;" version="1.1" viewbox="0 0 76.824997 11.6" width="76.824997" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
),<年代vg height="16.450001" id="M77" style="vertical-align:-3.3907pt;width:67.974998px;" version="1.1" viewbox="0 0 67.974998 16.450001" width="67.974998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
NNi<年代ub>3(<年代vg height="11.6" id="M78" style="vertical-align:-0.546pt;width:76.824997px;" version="1.1" viewbox="0 0 76.824997 11.6" width="76.824997" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
)[<一个href="#B46">46]。这些化合物金属电阻率和展览展示费米液体在低温下的行为。没有发现超导2 K。然而,所有样品展览非常柔软和弱铁磁性,相比之下为CdNNi点的行为<年代ub>3之前报道了Uehara et al。<一个href="#B43">43]。
与碳化物ACNi<年代ub>3和氮化物安妮<年代ub>3,很少有人注意到硼化阿扁<年代ub>3。我们所知,渣打银行<年代ub>0.5倪<年代ub>3(<一个href="#B47">47)是唯一基于硼镍基antiprovskite复合与文献报道在其物理性质。它显示了一个下午泡利的行为没有任何超导信号观察到2 K。我们试图合成阿扁<年代ub>3(= Al, Ga,等等)样品由固态反应(<一个href="#B48">48]。纯InBNi样本<年代ub>3antiperovskite结构(晶格常数<年代vg height="11.175" id="M79" style="vertical-align:-0.20474pt;width:64.662498px;" version="1.1" viewbox="0 0 64.662498 11.175" width="64.662498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
Å)被成功合成和结构、磁性、传输特性和比热测量。没有出现超导电和磁测量的最低温度(5公里),如图<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig5/" target="_blank">5(一个)。的磁化<年代vg height="16.924999" id="M80" style="vertical-align:-3.7947pt;width:33.099998px;" version="1.1" viewbox="0 0 33.099998 16.924999" width="33.099998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
以一个典型的下午泡利行为与一个非常小的贡献从调频旋转波动。如图的插图所示<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig5/" target="_blank">5 (b)低温比热数据,绘制<年代vg height="15.0875" id="M81" style="vertical-align:-2.3205pt;width:53.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 53.512501 15.0875" width="53.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
与<年代vg height="15.8375" id="M82" style="vertical-align:-0.0pt;width:17.775px;" version="1.1" viewbox="0 0 17.775 15.8375" width="17.775" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
使用以下公式可以很好,<年代vg height="20.275" id="M83" style="vertical-align:-3.56265pt;width:126.525px;" version="1.1" viewbox="0 0 126.525 20.275" width="126.525" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
,在哪里<年代vg height="12.175" id="M84" style="vertical-align:-3.56265pt;width:8.6374998px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6374998 12.175" width="8.6374998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
索姆费尔德常数电子的贡献价值,第二部分代表根据德拜近似(声子的贡献<一个href="#B31">31日,<一个href="#B32">32]。的拟合值<年代vg height="12.175" id="M85" style="vertical-align:-3.56265pt;width:8.6374998px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6374998 12.175" width="8.6374998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
和<年代vg height="16.6625" id="M86" style="vertical-align:-3.56265pt;width:10px;" version="1.1" viewbox="0 0 10 16.6625" width="10" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
等于11.33 mJ /(摩尔K<年代up>2)和0.32 mJ /(摩尔K<年代up>4),分别。德拜温度<年代vg height="15.5125" id="M87" style="vertical-align:-3.27605pt;width:22.862499px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.862499 15.5125" width="22.862499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
估计有311 K根据公式,<年代vg height="24.424999" id="M88" style="vertical-align:-3.56265pt;width:190.6375px;" version="1.1" viewbox="0 0 190.6375 24.424999" width="190.6375" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
,在那里<年代vg height="7.9499998" id="M89" style="vertical-align:-0.1638pt;width:8.6625004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6625004 7.9499998" width="8.6625004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
是原子的数量单位细胞。威尔逊定量估计为0.93,非常接近自由电子,表明弱InBNi调频相关性或自旋波动<年代ub>3。的价值<年代vg height="12.175" id="M90" style="vertical-align:-3.56265pt;width:8.6374998px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6374998 12.175" width="8.6374998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
小于表的超导化合物<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/tab1/" target="_blank">1。所以e-p耦合很弱在这种化合物,占超导的消失。从理论上讲,<年代vg height="16.275" id="M91" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
只有1.47国家电动汽车<年代up>−1/f·u (<一个href="#B49">49),与观察到的小一致<年代vg height="12.175" id="M92" style="vertical-align:-3.56265pt;width:8.6374998px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6374998 12.175" width="8.6374998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
。此外,作者预测InBNi引入洞<年代ub>3可以让它超导,尚未得到试验证实。从理论上讲,它是预测AlBNi<年代ub>3研究非常规超导候选人,要么没有通过实验测试(<一个href="#B50">50]。
4所示。一个普遍的相图
由于系统的研究在过去,可以画一个统一的属性的镍基antiperovskite化合物,从而阐明MgCNi独特的超导性<年代ub>3。德拜温度<年代vg height="15.5125" id="M98" style="vertical-align:-3.27605pt;width:22.862499px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.862499 15.5125" width="22.862499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
从比热测量,获得在费米能级的计算密度状态<年代vg height="16.275" id="M99" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
出版文献中可用策划作为晶格常数函数,如图<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig6/" target="_blank">6。能找到两个主要趋势,<年代vg height="15.0875" id="M100" style="vertical-align:-2.3205pt;width:20.049999px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.049999 15.0875" width="20.049999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
的<年代vg height="15.5125" id="M101" style="vertical-align:-3.27605pt;width:22.862499px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.862499 15.5125" width="22.862499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
增加大约减少晶格常数。<年代vg height="15.0875" id="M102" style="vertical-align:-2.3205pt;width:20.049999px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.049999 15.0875" width="20.049999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
晶格常数减少收缩<年代vg height="16.275" id="M103" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
,这是更分散<年代vg height="15.5125" id="M104" style="vertical-align:-3.27605pt;width:22.862499px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.862499 15.5125" width="22.862499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
虽然。
的进化<年代vg height="15.5125" id="M114" style="vertical-align:-3.27605pt;width:22.862499px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.862499 15.5125" width="22.862499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
来自实验比热数据与晶格常数可以理解如下:晶格收缩导致声子模式的硬化,从而增加了德拜温度(<一个href="#B29">29日]。之间存在着强烈的杂交X 2 p和倪3 d轨道(<一个href="#B4">4,<一个href="#B5">5,<一个href="#B16">16,<一个href="#B25">25,<一个href="#B30">30.,<一个href="#B36">36,<一个href="#B37">37),扮演重要的角色在决定的物理属性。晶格常数的减少降低了Ni-C债券长度,从而提高了杂交,导致下降<年代vg height="16.275" id="M115" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
。更普遍的是,DOS的频带宽度成反比<年代vg height="11.375" id="M116" style="vertical-align:-0.1638pt;width:17.4px;" version="1.1" viewbox="0 0 17.4 11.375" width="17.4" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
。立方固体,频带宽度与晶格常数有关<年代vg height="7.9499998" id="M117" style="vertical-align:-0.1638pt;width:8.7250004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.7250004 7.9499998" width="8.7250004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
的表达式<年代vg height="18.612499" id="M118" style="vertical-align:-2.22495pt;width:66.912498px;" version="1.1" viewbox="0 0 66.912498 18.612499" width="66.912498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
(<一个href="#B29">29日]。因此,晶格常数的降低会增加带宽,导致减少<年代vg height="16.275" id="M119" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
。此外,理论计算显示有一个峰值在DOS下的结构<年代vg height="15.25" id="M120" style="vertical-align:-3.27605pt;width:18.887501px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.887501 15.25" width="18.887501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
对于所有镍基AXNi antiperovskite化合物<年代ub>3。对硬质合金化合物ACNi<年代ub>3(= Al, Ga)或ZnNNi<年代ub>3有更多比MgCNi电子<年代ub>3可以解释为electron-doped MgCNi<年代ub>3,导致峰的位置向下转移的DOS<年代vg height="15.25" id="M121" style="vertical-align:-3.27605pt;width:18.887501px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.887501 15.25" width="18.887501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
,从而减少<年代vg height="16.275" id="M122" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
(<一个href="#B39">39]。总之,<年代vg height="16.275" id="M123" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
预计将增加晶格膨胀。它基本上是紧随其后的是许多化合物,如图<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig6/" target="_blank">6。然而,实际情况可能归因于上述模型太复杂。一个例子是InBNi<年代ub>3谁的<年代vg height="16.275" id="M124" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
是非常低于预期。这可能是因为B 2 p与镍硼化其中杂交3 d状态比C 2 p在碳化物ACNi<年代ub>3(<一个href="#B51">51]。
BCS理论,e-p耦合常数可以通过麦克米兰的估计公式(<一个href="#B32">32),<年代vg height="22.975" id="M125" style="vertical-align:-5.73167pt;width:176.91251px;" version="1.1" viewbox="0 0 176.91251 22.975" width="176.91251" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
,在那里<年代vg height="18.612499" id="M126" style="vertical-align:-2.22495pt;width:27.924999px;" version="1.1" viewbox="0 0 27.924999 18.612499" width="27.924999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
是平均电子离子矩阵元素的平方,<年代vg height="11.175" id="M127" style="vertical-align:-0.0pt;width:17.475px;" version="1.1" viewbox="0 0 17.475 11.175" width="17.475" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
是一个原子质量,<年代vg height="18.612499" id="M128" style="vertical-align:-2.22495pt;width:31.35px;" version="1.1" viewbox="0 0 31.35 18.612499" width="31.35" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
平均声子频率与德拜温度成正比<年代vg height="15.5125" id="M129" style="vertical-align:-3.27605pt;width:22.862499px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.862499 15.5125" width="22.862499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
。因此,一个大的组合<年代vg height="16.275" id="M130" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
和小<年代vg height="15.5125" id="M131" style="vertical-align:-3.27605pt;width:22.862499px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.862499 15.5125" width="22.862499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
将导致一个强大的e-p耦合,因此BCS-like超导体。镍基antiperovskite化合物似乎服从这些原始。都发现了超导体的右侧地图上定位图<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig6/" target="_blank">6,那里的<年代vg height="15.5125" id="M132" style="vertical-align:-3.27605pt;width:22.862499px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.862499 15.5125" width="22.862499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
相对较小,但<年代vg height="16.275" id="M133" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
相对比较大。例如,MgCNi<年代ub>3这显示了最高<年代vg height="15.9" id="M134" style="vertical-align:-3.43848pt;width:20.4625px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.4625 15.9" width="20.4625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
拥有最大的<年代vg height="16.275" id="M135" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
和最小的<年代vg height="15.5125" id="M136" style="vertical-align:-3.27605pt;width:22.862499px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.862499 15.5125" width="22.862499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
。图<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig6/" target="_blank">6也表明,超导在镍基antiperovskite化合物主要是观察年代波BCS类型由e-p耦合,尽管其他的贡献,例如,从自旋涨落,可能不会被排除在外。我们注意到,<年代vg height="15.5125" id="M137" style="vertical-align:-3.27605pt;width:22.862499px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.862499 15.5125" width="22.862499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
对于MgCNi<年代ub>3图中是多晶样品(<一个href="#B27">27),而从电阻率值推导出单晶MgCNi<年代ub>3非常小(132 K) [<一个href="#B18">18]。没有明确的趋势价电子数和之间的关系<年代vg height="16.275" id="M138" style="vertical-align:-3.27605pt;width:45.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.512501 16.275" width="45.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
或<年代vg height="15.5125" id="M139" style="vertical-align:-3.27605pt;width:22.862499px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.862499 15.5125" width="22.862499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
。不管这个,相图在图<一个href="//www.newsama.com/journals/acmp/2012/903239/fig6/" target="_blank">6提供了一条线索,寻找新的镍基复合AXNi antiperovskite超导体<年代ub>3与大的晶格常数,即化合物可能是超导的BCS的场景。
5。未来的前景
在未来,下面的工作是值得做的事情。<年代pan class="list">一个。新MgCNi<年代ub>3与理想单晶1:1:3化学计量最终关闭长期辩论的超导机制。b。为了澄清实验和理论结果之间的差异除了MgCNi镍基antiperovksite化合物<年代ub>3,更广泛的调查在单晶样品是可取的。单晶AXNi的增长<年代ub>3是一个挑战。MgCNi成功发展<年代ub>3单晶会帮助,因为高压在加热的应用可以提高碳的溶解性和抑制镁的波动。c。的AXNi<年代ub>3材料可以作为一个平台为研究量子临界现象(QCP)和量子相变(QPT)与三维立方结构和简单的材料系统没有一个“f”元素。此前,QCP QPT都已经被广泛地研究过了在一些“独特”的系统<一个href="#B52">52以“f”),如重费米子元素,具有自旋磁系统沮丧,等等。单晶样品的优点,可能在某些AXNi量子相变可以探索<年代ub>3,如AlCNi<年代ub>3,GaCNi<年代ub>3,CdCNi<年代ub>3由化学合金化、外部压力或磁场。d。有趣的是探索新的超导体结构antiperovskite提到的线索,例如,大的晶格常数可能支持BCS超导体。这个线索可能工作antiperovskite化合物基于其他3 d元素,如Ti和Sc。新超导体的发现可以欢呼超导体的社会。
6。结论
我们总结了最近的进展为镍基antiperovskite化合物超导MgCNi密切相关<年代ub>3。通用相图给出了基于公布的数据,这将有助于设计新超导体antiperovskite结构。单晶的合成和表征的未来研究为了消除之间的差异由不同的作者或理论和实验结果。
确认
这项工作得到了国家重点基础研究号合同下。2011年cba00111和中国国家自然科学基金合同。50701042,11174295,51001094,51171177,91222109。
