Сравнение двух различных методов синтеза монокристаллов сверхпроводящего дителлурида урана

Показаны методы надежного синтеза монокристаллов дителлурида урана, которых нет ни у одного сверхпроводника, что имеет решающее значение для изучения экзотической спин-триплетной сверхпроводимости. Следуя этому рецепту переноса пара, мы надежно получим образцы дителлурида урана, которые проявляют объемную сверхпроводимость. Это не достигается с помощью других методов.

Этот метод влияет на исследования спин-триплетной и топологической сверхпроводимости, а также коррелированных электронов. Все эти области относятся к области квантовых материалов. Продемонстрировать процедуру будет Шэн Ран, доцент Вашингтонского университета в Сент-Луисе, который является постдокторантом в моей группе.

Начните с взвешивания соответствующего количества элементарного теллура в зависимости от количества очищенного урана при атомном соотношении урана к теллуру от двух до трех. Взвесьте соответствующее количество йода, которое будет использоваться во время синтеза. Выберите длину трубы таким образом, чтобы труба охватывала печь, а каждый конец находился в одной из температурных зон, гарантируя, что диаметр хорошо вписывается в печь.

Закройте один конец плавленой кварцевой трубки с помощью водородной горелки или любого факела, который производит достаточно тепла, чтобы смягчить плавленый кварц. Как только трубка станет достаточно холодной, поместите все материалы в кварцевую трубку. Вырежьте трубку и используйте вакуумный насос, чтобы эвакуировать трубку и запечатать трубку горелкой.

Вставьте трубку в двухзонную горизонтальную трубчатую печь, гарантируя, что все сырье скользит на горячую сторону трубы. В течение 12 часов нагревайте горячую сторону трубки до 1060 градусов по Цельсию, другую сторону до 1000 градусов Цельсия и держите температуру в течение одной недели. Затем выключите печь, чтобы труба медленно остыла и достигла комнатной температуры.

Взвесьте уран и теллур в соответствии с атомным соотношением один к трем. Поместите все материалы в двухмиллиметровый глиноземный тигель. Как только трубка станет достаточно холодной, поместите два тигля в кварцевую трубку, имеющую внутренний диаметр 14 миллиметров.

Закройте один конец плавленой кварцевой трубки с помощью факела. После вырезания трубки используйте сухой вакуумный насос для эвакуации трубки, а затем запечатайте трубку горелкой. Поместите герметичную кварцевую трубку в 50-миллилитровый глиноземный тигель для использования в качестве внешнего контейнера для обеспечения стабильности.

Поместите тигель, содержащий кварцевую трубку, в коробчатую печь, затем нагрейте и охладите печь, как описано в тексте рукописи. Подготовьте центрифугу с откидным ротором и металлическими ведрами. Используйте щипцы печи, чтобы вынуть кварцевую трубку из печи, перевернуть трубку и вращать трубку в 2 500 раз G в течение 10-20 секунд для отделения дополнительного жидкого теллура от кристаллов дителлурида урана.

Дайте трубке остыть до комнатной температуры. Кристаллы, полученные с использованием химического переноса паров и выращенных кристаллов флюса, выглядели похожими и не были легко различимы при визуальном осмотре. Измерения дифракции рентгеновских лучей проводились на измельченных монокристаллах, полученных из обоих методов, для подтверждения кристаллической структуры.

Кристаллическая структура была схожей с использованием обоих методов без признаков фаз примесей. Коэффициент остаточного сопротивления выращенного кристалла потока в 15 раз меньше, чем коэффициент остаточного сопротивления химического кристалла переноса паров, что указывает на большее количество кристаллографических примесей или дефектов в выращенном образце потока и отвечает за более сильное рассеяние электронов проводимости и более высокое остаточное сопротивление. Магнитная восприимчивость кристаллов, выращенных с использованием обоих методов, была схожей.

Магнитная восприимчивость резко возросла при низких температурах и показала небольшое изменение наклона примерно на 10K из-за когерентности кондоминиума. Наиболее важной частью обоих процессов является правильная герметизация кварцевой трубки. Плохое уплотнение кварцевой трубки может привести к нежелательной реакции с воздухом, которая может представлять угрозу безопасности.