一種超高壓新相Cu2Sb合金晶體及其製備方法
2023-04-29 17:37:36 2
專利名稱：一種超高壓新相Cu2Sb合金晶體及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種超高壓新相Cu2Sb合金晶體及其製備方法。
背景技術：
鐵基超導體LaFeOAs (Tc = 26K) [Y. Kamihara, et al. , J. Am. Chem. Soc. 128,10012(2006)]的發現為人們打開了又一扇高溫超導研究的大門。除了最先發現的「 1111」體系以外，「 122」，「111」，「11」等具有不同結構和Tc的鐵基超導體也陸續被發現。在這其中具有Cu2Sb結構的「 111」體系因為具有非常簡單的結構，易於研究鐵基超導的機理而引起了人們極大的興趣。在「 111」體系中有兩個重要的超導體化合物LiFeAs和NaFeAs。研究發現NaFeAs在高壓下存在等結構相變和新相，而LiFeAs在高壓下結構卻一直是穩定的。同結構且成分很接近的兩種化合物在壓カ下呈現了不同的性質，表明兩者在物理機制上是有很大差別的。因此研究和這兩個化合物同結構的Cu2Sb在高壓下的結構變化，有助於闡明LiFeAs和NaFeAs在物理本性上的差別，也更有助於探究鐵基超導體的物理機制。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的在於提供一種超高壓新相Cu2Sb合金晶體，本發明的另一目的是提供ー種上述晶體的製備方法。為實現上述目的，本發明ー種超高壓新相Cu2Sb合金晶體，該晶體坍塌四方相的空間群為 P4/nmmz,晶格常數為 a=3. 8-3. 9k, c=5. 9-6. θΑ。進ー步，所述坍塌四方相的存在的壓カ區間是8_30GPa。進ー步，所述坍塌四方相中Sb-Cu-Sb鍵角分別達到118°和93. 5°。ー種上述超高壓新相Cu2Sb合金晶體的製備方法，具體為
1)在常壓下，製備常壓相的Cu2Sb合金將99.99%或以上純度的Cu和Sb粉末以2:1的摩爾比在空氣中混合、研磨、壓片，然後密封在設定的溫度條件下燒結，並進行保溫處理，製得Cu2Sb常壓相樣品；
2)超高壓條件下製備坍塌四方相的Cu2Sb合金將Cu2Sb常壓相樣品在高壓裝置中進行高壓新相製備，在壓カ區間8-30GPa下製得穩定的坍塌四方相Cu2Sb合金。進ー步，所述步驟I)中燒結溫度為540°C，保溫時間為24小吋。進ー步，所述步驟I)在真空鈦金屬管中進行燒結。進ー步，所述高壓裝置為金剛石壓砧，高壓封墊採用T301不繡鋼片，傳壓介質是矽油。標壓物質是紅寶石，通過紅寶石的螢光峰確定壓力。利用原位高壓同步輻射角散X射線對高壓下所述Cu2Sb常壓相樣品進行衍射實驗，得到Cu2Sb合金高壓下的X光衍射譜，解衍射譜得到樣品單胞體積隨壓カ的變化。本發明通過高壓方法，將常壓下的Cu2Sb合金晶體通過高壓作用，發生結構轉變，從而得到了ー種新的坍塌四方相Cu2Sb合金。本發明為探究鐵基超導體提供了可能。
圖1是本發明的在0_30GPa超高壓條件得到的Cu2Sb合金晶體結構；
圖2是本發明中CuSb4四面體結構 圖3是本發明的在0-30GPa超高壓條件得到的Cu2Sb合金樣品的XRD圖譜；
圖4是本發明的0-30GPa超高壓條件Cu2Sb合金晶體的晶格常數隨壓カ的變化；
圖5是本發明的0-30GPa超高壓條件Cu2Sb合金晶體的單胞體積隨壓カ的變化。
具體實施例方式下面，參考附圖，對本發明進行更全面的說明，附圖中示出了本發明的示例性實施例。然而，本發明可以體現為多種不同形式，並不應理解為局限於這裡敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本發明全面和完整，並將本發明的範圍完全地傳達給本領域的普通技術人員。為了易於說明，在這裡可以使用諸如「上」、「下」 「左」 「右」等空間相對術語，用於說明圖中示出的一個元件或特徵相對於另ー個元件或特徵的關係。應該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術語意在於包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位於其他元件或特徵「下」的元件將定位在其他元件或特徵「上」。因此，示例性術語「下」可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉90度或位於其他方位)，這裡所用的空間相對說明可相應地解釋。如圖I至圖4所示，本發明利用前軀體方法在常壓合成四方相的Cu2Sb合金，接著利用超高壓技術研製Cu2Sb合金的坍塌四方相結構。研製Cu2Sb合金的坍塌四方相結構包括以下步驟
(一)在常壓下，封管燒結Cu2Sb常壓相；
製備Cu2Sb常壓相的具體步驟採用常壓下固相反應方法，將99. 99%或以上純度的Cu和Sb粉末以2:1的摩爾比在空氣中混合、研磨、壓片，然後密封在真空鈦金屬管中，在540°C的條件下燒結，保溫24小時，得到Cu2Sb合金的常壓相。(ニ)超高壓條件下Cu2Sb合金坍塌四方相的製備
把Cu2Sb常壓相樣品放入金剛石壓砧(DAC)高壓裝置進行高壓新相製備。金剛石壓砧臺面直徑500 μ m，高壓封墊採用T301不繡鋼片。傳壓介質是矽油。標壓物質是紅寶石，通過紅寶石的螢光峰確定壓力。利用原位高壓同步輻射角散X射線(入射X射線的波長為0.6199A，有效的2〃角範圍是0-25°)對高壓下樣品做衍射實驗得到Cu2Sb合金高壓下的X光衍射譜，解衍射譜得到樣品單胞體積隨壓カ的變化。發現壓力在4GPa-9. 5GPa左右時單胞體積發生不連續變化，且從x光衍射譜中觀察不到晶體結構相變，證明產生ー個新的坍塌四方相。該坍塌四方相可用空間群P4/nmmz很好的指標化，晶格常數為a=3. 80-3. 90A，c=5. 90_6. OOA。與常壓合成的四方相Cu2Sb合金晶體結構相比較，沿a，c軸方向[CuSb4]四面體都有較大壓縮，使其更加偏離於規則的[CuSb4]正四面體，Sb-Cu-Sb鍵角分別達到118°和93. 5°。實施例I利用常壓下固相燒結反應方法製備Cu2Sb合金的常壓相。將99. 99%或以上純度的Cu和Sb粉末以2:1的摩爾比在空氣中混合、研磨、壓片，然後密封在真空鈦金屬管中，在540°C的條件下燒結，保溫24小時，得到Cu2Sb合金的常壓相。實施例2超高壓下製備Cu2Sb晶體結構坍塌的四方相。把Cu2Sb常壓相樣品放入金剛石壓砧(DAC)高壓裝置進行原位高壓實驗。金剛石壓砧臺面直徑500 μ m，高壓封墊採用T301不繡鋼片。傳壓介質是矽油。標壓物質是紅寶石，通過紅寶石的螢光峰確定壓カ是8GPa。利用原位高壓同步輻射角散X射線得到Cu2Sb合金高壓結構的衍射譜，解衍射譜得到樣品晶格體積隨壓カ的變化。在壓カ達到4. OGPa左右，出現由電子結構相變引起的新的坍塌四方相。壓カ達到SGPa時坍塌四方相穩定存在。晶胞常數為 a=3. 90A, c=6. 00 A。
實施例3超高壓下製備Cu2Sb晶體結構坍塌的四方相
把Cu2Sb常壓相樣品放入金剛石壓砧(DAC)高壓裝置進行原位高壓實驗。金剛石壓砧臺面直徑500 μ m,高壓封墊採用T301不繡鋼片。傳壓介質是娃油。標壓物質是紅寶石，通過紅寶石的螢光峰確定壓カ是16. 5GPa。利用原位高壓同步輻射角散X射線得到Cu2Sb合金高壓結構的衍射譜，解衍射譜得到樣品晶格體積隨壓カ的變化。在壓カ達到4. OGPa左右，出現由電子結構相變引起的新的坍塌四方相。壓カ達到16. 5GPa時坍塌四方相穩定存在。晶胞常數為 a=3. 86A, c=5. 97 A。實施例4超高壓下製備Cu2Sb晶體結構坍塌的四方相
把Cu2Sb常壓相樣品放入金剛石壓砧(DAC)高壓裝置進行原位高壓實驗。金剛石壓砧臺面直徑500 μ m,高壓封墊採用T301不繡鋼片。傳壓介質是娃油。標壓物質是紅寶石，通過紅寶石的螢光峰確定壓カ是30GPa。利用原位高壓同步輻射角散X射線得到Cu2Sb合金高壓結構的衍射譜，解衍射譜得到樣品晶格體積隨壓カ的變化。在壓カ達到4. OGPa左右，出現由電子結構相變引起的新的坍塌四方相。壓カ達到30GPa時坍塌四方相穩定存在。晶胞常數為 a=3· 80A, c=5. 90 L
權利要求
1.一種超高壓新相Cu2Sb合金晶體，其特徵在於，該Cu2Sb合金晶體的晶體坍塌四方相的空間群為P4/nmmz,晶格常數為a=3. 8-3. 9k, c=5. 9-6. θΑ。
2.如權利要求I所述的超高壓新相Cu2Sb合金晶體，其特徵在於，所述坍塌四方相的存在的壓力區間是8-30GPa。
3.如權利要求I所述的超高壓新相Cu2Sb合金晶體，其特徵在於，所述坍塌四方相中Sb-Cu-Sb鍵角分別達到118°和93. 5°。
4.一種上述超高壓新相Cu2Sb合金晶體的製備方法，其特徵在於，該製備方法具體為 1)在常壓下，製備常壓相的Cu2Sb合金將99.99%或以上純度的Cu和Sb粉末以2:1的摩爾比在空氣中混合、研磨、壓片，然後密封在設定的溫度條件下燒結，並進行保溫處理，製得Cu2Sb常壓相樣品； 2)超高壓條件下製備坍塌四方相的Cu2Sb合金將Cu2Sb常壓相樣品在高壓裝置中進行高壓新相製備，在壓力區間8-30GPa下製得穩定的坍塌四方相Cu2Sb合金。
5.如權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟I)中燒結溫度為540°C，保溫時間為24小時。
6.如權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟I)在真空鈦金屬管中進行燒結。
7.如權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，所述高壓裝置為金剛石壓砧，高壓封墊採用T301不繡鋼片，傳壓介質是矽油；標壓物質是紅寶石，通過紅寶石的螢光峰確定壓力；利用原位高壓同步輻射角散X射線對高壓下所述Cu2Sb常壓相樣品進行衍射實驗，得到Cu2Sb合金高壓下的X光衍射譜，解衍射譜得到樣品單胞體積隨壓力的變化。
全文摘要
本發明公開了一種超高壓新相Cu2Sb合金晶體及其製備方法，該晶體坍塌四方相的空間群為P4/nmmz，晶格常數為a=3.8-3.9 ,c=5.9-6.0 。本發明通過高壓方法，將常壓下的Cu2Sb合金晶體通過高壓作用，發生結構轉變，從而得到了一種新的坍塌四方相Cu2Sb合金。本發明為探究鐵基超導體提供了可能。
文檔編號C30B1/12GK102628113SQ20121007483
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21日
發明者於潤澤, 劉清青, 孔盼盼, 望賢成, 靳常青 申請人:中國科學院物理研究所