철 기반 초전도체

Iron-based superconductor
1111 타입의 페로프닉티드 화합물인 LnFeAsOF의 결정구조.Ln = 란타니드(La, Ce 등), Pn = pnicide(As, P 등)[1]

철 기반 초전도체(FeSC)는 2006년 초전도 특성이 발견된 철 함유 화학 화합물이다.[2][3]2008년에는 최근 발견된 철 pnicide 화합물(원래 옥시프닉티드라고 알려져 있음)[4]에 의해 주도되어 실험과 시행의 1단계에 있었다.(이전의 대부분의 고온 초전도체는 큐프라이트였으며 다른 물질들 사이에 끼어 있는 구리와 산소 층에 기초하고 있었다(La, Ba, Hg).null

이 새로운 형태의 초전도체는 대신 철층 및 pnicide(주기율표 15그룹 내 화학원소, 여기서는 전형적으로 비소(As)와 인(P)을 전도하는 것을 기본으로 하며 차세대 고온 초전도체로서 가능성을 보여주는 것 같다.[5]null

관심의 많은 부분은 새로운 화합물이 큐브레이트와 매우 다르며 비 BCS-이론적 초전도성 이론으로 이어질 수 있기 때문이다.null

더 최근에 이것들은 페로프닉티드라고 불렸다.처음 발견된 것은 옥시프니티드 그룹에 속한다.이 화합물의 일부는 1995년부터 알려져 왔고,[6] 그 반도체 특성은 2006년부터 알려져 특허가 내려졌다.[7]null

일부 철 찰코균이 초전도한다는 사실도 밝혀졌다.[8]경계가 없는 β-FeSe는 가장 단순한 철 기반 초전도체지만 다양한 특성을 가지고 있다.[9]정상압력에서는 임계온도(Tc)가 8K이고, 고압에서는[10] 36.7K이며, 상호교정(intercalation)을 사용한다.간극과 압력의 조합은 48에서 초전도성을 재조명하게 한다(그 안에서 참조 및 참조).null

122개의 철 비소로 알려진 옥시프닌화이드와 유사한 성질을 가진 철 기반 초전도체의 서브셋은 비교적 쉽게 합성할 수 있어 2008년에 주목을 받았다.null

LaOFeAs와 같은 옥시프니티드는 종종 '1111' 피니티드로 불린다.null

화학적으로 LaOFeAs라고 알려진 결정성 물질은 전자가 흐르는 철층과 비소 층을 란타넘과 산소 평면 사이에 쌓는다.2008년 3월 19일 미국 화학 협회 저널에 따르면 산소의 11%를 불소로 대체함으로써 화합물이 개선되었다. - 26 켈빈에서 초전도성이 되었다고 한다.다른 그룹의 후속 연구는 LaOFeAs의 란타넘을 세륨, 사마륨, 네오디뮴, 프라세오디뮴과 같은 다른 희토류 원소로 교체하는 것이 52 켈빈에서 작동하는 초전도체로 이어진다는 것을 시사한다.[5]

옥시프닉티드 Tc(K)
라오페아스0.890.11 26[11]
라오페아스0.90.2 28.5[12]
체페아소프0.840.16 41[11]
SmFeAsO0.9F0.1 43[11][13]
라예아소0.50.50.6 43.1[14]
NdFeAsO0.89F0.11 52[11]
PrFeAsO0.89F0.11 52[15]
에르페아소1–y 45[16]
Al-32522(CaAlOFeAs) 30(As), 16.6(P)[17]
Al-42622(CaAlOFeAs) 28.3(As), 17.2(P)[18]
GdFeAsO0.85 53.5[19]
바페코아스1.80.22 25.3[20]
SmFeAsO~0.85 55[21]
비옥시픽티드 Tc(K)
바케이피아스 38[22]
카나페아스0.60.422 26[23]
CafeCoAsF0.90.1 22[24]
Sr0.5Sm0.5FeAsF 56[25]
리페아스 18[26][27][28]
나페아스 9–25[29][30]
페세 <27[31][32]
라페시 10[33]

철 pnicide 초전도체는 스페이서 또는 충전 저장장치 블록과 교대로 [FeAs][11] 층 구조로 결정된다.The compounds can thus be classified into “1111” system RFeAsO (R: the rare earth element) including LaFeAsO,[3] SmFeAsO,[13] PrFeAsO,[21] etc.; “122” type BaFe2As2,[22] SrFe2As2[34] or CaFe2As2;[23] “111” type LiFeAs,[26][27][28] NaFeAs,[29][30][35] and LiFeP.[36]도핑이나 가압은 화합물을 초전도체로 변환시킬 것이다.[11][37][38]null

2009년에 발견된 SrScFePO와23 같은 화합물을 FePSrScO라고23 부른다.[39]주목할 점은 (CaAlO426−y)(FePn22) (또는 Al-42622(Pn); Pn = As 및 P)의 고압 합성이다.Al-42622(Pn)는 Pn = As와 P 모두에 대해 각각 28.3K와 17.1K의 전환 온도를 보이며 초전도성을 나타낸다.Al-42622(Pn)의 a-attice 매개변수(pn = 3.713 13, pn = As 및 P의 경우 3.692 å)는 철-pnicide 초전도체 중에서 가장 작다.이에 상응하여 Al-42622(As)는 As-Fe-As 본드 각도(102.1°)가 가장 작고 Fe 평면과의 거리(1.5 å)가 가장 크다.[18]고압 기법은 페로브스카이트 기반 '32522' 구조를 가진 최초의 철 기반 초전도체(CaAlO325−y)(FePn22)(Pn = As 및 P)도 산출한다.전환 온도(Tc)는 Pn = As의 경우 30.2 K이고 Pn = P의 경우 16.6 K이다.초전도성의 출현은 이러한 물질의 작은 4각형 a축 격자 상수에서 기인한다.이러한 결과로부터 철 기반 초전도체에서 a축 격자 상수와 T 사이에c 경험적 관계가 성립되었다.[17]null

2009년, 도핑되지 않은 철 pnicides는 전자 국산화 및 여행의 경쟁으로부터 파생된 자기 양자 임계점을 가지고 있는 것으로 나타났다.[40]null

철 기반 초전도체에 대한 일반화 위상 다이어그램으로 122(Se) 계열이 보완한 122개 페로-핀티드 계열의 위상 다이어그램.[41]

위상 도표

초전도 컵레이트와 유사하게 철 기반 초전도체의 성질은 도핑과 함께 극적으로 변화한다.FeSC의 모화합물은 보통 금속이지만(컵레이트와는 달리) 컵레이트와 유사하게, 스핀밀도파(SDW)라고 불리는 항암페어 자석으로 주문된다.초전도도는 구멍이나 전자 도핑에서 나타난다.일반적으로 위상도는 컵 레이트와 유사하다.[41]null

고온에서의 초전도성

주요 기사:고온초전도율
Ln-111 및 Ba-122 재료 모두에 대한 철 기반 초전도체의 단순 도핑 종속 위상 다이어그램.표시된 위상은 제로 도핑에 가까운 반자성/스핀 밀도파(AF/SDW) 위상과 최적 도핑 주위의 초전도 위상이다.La와[42] Sm에[43][44] 대한 Ln-1111 위상 다이어그램은 뮤온 스핀 분광법을 사용하여 결정되었고, Ce에[45] 대한 위상 다이어그램은 중성자 회절을 사용하여 결정되었다.Ba-122 위상 다이어그램에 기초한다.[46]

초전도 전환 온도는 표(일부는 고압)에 표시된다.BaFeCoAs는1.80.22 측정된 공진성 길이 2.8nm에서 43테슬라라는 상부 임계 영역을 가질 것으로 예측된다.[20]

2011년 일본 과학자들이 적포도주 등 뜨거운 알코올 음료에 철분계 화합물을 담가 금속 화합물의 초전도성을 높인 것을 발견했다.[47][48]이전의 보고들은 과잉 Fe가 바이콜린어 반소자성 질서의 원인이며 초전도성에 찬성하지 않는다는 것을 나타냈다.추가 조사 결과 약한 산은 층간 부위에서 과잉 Fe를 분리한 능력을 가지고 있는 것으로 밝혀졌다.따라서 약한 산성 어닐링은 과잉 Fe를 탈염시켜 항초자성 상관관계를 억제하고, 따라서 초전도성이 달성된다.[49][50]null

전자 밴드 구조와 전환 온도의 경험적 상관관계가 있다: 페르미 표면의 일부가 리프시츠 위상적 전환에 근접했을 때 Tc 최대치가 관측된다.[41]이러한 고온 초전도체 두 제품군에서 초전도성 메커니즘의 유사성을 나타내는 높은 Tc 컵 레이트에 대해 유사한 상관관계가 나중에 보고되었다.[51]null

참고 항목

참조

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