Vergelijking van twee verschillende synthesemethoden van enkelvoudige kristallen van supergeleidend uraniumdyldyl

We demonstreren methoden om betrouwbaar enkele kristallen van uraniumdelluride te synthetiseren die beide supergeleiders niet hebben, wat cruciaal is voor het bestuderen van exotische spin-triplet supergeleiding. Volgens dit recept voor damptransport zullen we op betrouwbare wijze uraniumdelluridemonsters opleveren die bulksupergeleiding vertonen. Dit wordt niet bereikt met andere methoden.

Deze methode beïnvloedt onderzoek naar spin-triplet en topologische supergeleiding, evenals gecorreleerde elektronen. Al deze gebieden vallen op het gebied van kwantummaterialen. De procedure wordt gedemonstreerd door Sheng Ran, een assistent-professor aan de Washington University in St.Louis die een postdoctoraal onderzoeker is in mijn groep.

Begin met het wegen van de juiste hoeveelheid elementair tellurium, afhankelijk van de hoeveelheid gereinigd uranium bij de atomaire verhouding van uranium tot telluur van twee tot drie. Weeg een geschikte hoeveelheid jodium af om te worden gebruikt tijdens de synthese. Selecteer de buislengtes zodat de buis de oven overspant en elk uiteinde in een van de temperatuurzones zit, zodat de diameter goed in de oven past.

Sluit het ene uiteinde van een gesmolten kwartsbuis met behulp van een waterstofbrander of een andere zaklamp die voldoende warmte produceert om het gesmolten kwarts te verzachten. Zodra de buis koud genoeg is, plaatst u alle materialen in de kwartsbuis. Nek de buis en gebruik een vacuümpomp om de buis te evacueren en de buis af te sluiten met de zaklamp.

Plaats de buis in een horizontale buisoven met twee zones en zorg ervoor dat alle grondstoffen naar de hete kant van de buis glijden. Verwarm gedurende 12 uur de hete kant van de buis tot 1.060 graden Celsius, de andere kant op 1.000 graden Celsius en houd de temperatuur een week vast. Schakel vervolgens de oven uit om de buis langzaam te laten afkoelen om op kamertemperatuur te komen.

Weeg het uranium en telluur volgens de atoomverhouding van één op drie. Plaats alle materialen in een aluminiumoxidekroes van twee millimeter. Zodra de buis koud genoeg is, plaatst u de twee smeltkroezen in een kwartsbuis met een binnendiameter van 14 millimeter.

Sluit het ene uiteinde van een gesmolten kwartsbuis met behulp van een zaklamp. Gebruik na het neken van de buis een droge vacuümpomp om de buis te evacueren en sluit de buis vervolgens af met de zaklamp. Doe de verzegelde kwartsbuis in een aluminiumoxidekroes van 50 milliliter om te worden gebruikt als een buitencontainer voor stabiliteit.

Plaats de kroes met de kwartsbuis in een doosoven en verwarm en koel de oven zoals beschreven in het tekstmanuscript. Bereid een centrifuge voor met een uitzwaairotor en metalen emmers. Gebruik de oventang om de kwartsbuis uit de oven te halen, draai de buis om en draai de buis gedurende 10 tot 20 seconden op 2.500 keer G om het extra vloeibare tellurium van de uraniumdrilluridekristallen te scheiden.

Laat de buis afkoelen tot kamertemperatuur. De kristallen verkregen met behulp van het chemische damptransport en de flux gekweekte kristallen leken op elkaar en waren niet gemakkelijk te onderscheiden door visuele inspectie. De röntgendiffractiemetingen werden uitgevoerd op gemalen enkelvoudige kristallen verkregen uit beide technieken om de kristalstructuur te bevestigen.

De kristalstructuur was vergelijkbaar met behulp van beide technieken zonder tekenen van onzuiverheidsfasen. De restweerstandsverhouding van het flux gekweekte kristal is 15 keer kleiner dan de restweerstandsverhouding van het chemische damptransportkristal, wat wijst op meer kristallografische onzuiverheden of defecten in het fluxgekweekte monster en verantwoordelijk is voor de sterkere verstrooiing van de geleidingselektronen en een hogere restweerstand. De magnetische gevoeligheid van de kristallen die met beide technieken werden gekweekt, was vergelijkbaar.

De magnetische gevoeligheid nam sterk toe bij lage temperaturen en vertoonde een lichte hellingsverandering bij ongeveer 10K als gevolg van de condo-coherentie. Het belangrijkste onderdeel van beide processen is het goed afdichten van de kwartsbuis. Een slechte afdichting van de kwartsbuis kan leiden tot een ongewenste reactie met lucht die een veiligheidsrisico kan vormen.