高溫高壓光學(xué)浮區(qū)法單晶生長(zhǎng)系統(tǒng)助力超導(dǎo)材料探索及機(jī)理研究

    高溫銅氧化物的超導(dǎo)電性是凝聚態(tài)物理中的一個(gè)重要問(wèn)題。圍繞該研究，目前國(guó)內(nèi)外科學(xué)家在該領(lǐng)域已經(jīng)做了大量工作，其中包括研究具有相似結(jié)構(gòu)的替代過(guò)渡金屬氧化物中的三維電子機(jī)制。遺憾的是，在這些類(lèi)似的化合物中沒(méi)有一種呈現(xiàn)超導(dǎo)性。

    近期，美國(guó)阿貢實(shí)驗(yàn)室科研人員研究發(fā)現(xiàn)低價(jià)準(zhǔn)二維三層化合物Pr₄Ni₃O₈沒(méi)有出現(xiàn)La₄Ni₃O₈中的電荷條紋序，取而代之的是從而表現(xiàn)出金屬性。X射線(xiàn)吸收光譜表明，金屬Pr₄Ni₃O₈在費(fèi)米能之上的未被占據(jù)態(tài)具有低自旋構(gòu)型，具有明顯的軌道極化和明顯的dx₂-y₂特征，這正是銅氧化物超導(dǎo)體的重要特點(diǎn)。密度泛函理論計(jì)算也證實(shí)了這一結(jié)果，并表明dx₂-y₂軌道在近E_f能級(jí)占據(jù)態(tài)中也占主導(dǎo)地位。因此，Pr₄Ni₃O₈屬于空穴摻雜銅氧化物的3d電子機(jī)制，它是迄今為止報(bào)道的接近銅氧化物超導(dǎo)的類(lèi)似材料之一，如果可以實(shí)現(xiàn)電子摻雜則有望在該體系中實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)性。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Nature Physics（Volume 13, pages 864–869 (2017), DOI: 10.1038/NPHYS4149）。

    該項(xiàng)研究工作所用R₄Ni₃O₁₀ (R=La,Pr)單晶樣品由德國(guó)SciDre公司推出的HKZ系列高溫高壓光學(xué)浮區(qū)法單晶爐成功制備。其中，La₄Ni₃O₁₀單晶生長(zhǎng)采用20bar氧壓條件，Pr₄Ni₃O₁₀單晶生長(zhǎng)采用140bar氧壓條件，O2流速為0.1L/min；R₄Ni₃O₈單晶樣品由R₄Ni₃O₁₀單晶樣品去除O₂獲得。

高溫高壓光學(xué)浮區(qū)爐

垂直式雙鏡設(shè)計(jì)

加熱區(qū)原理圖

    德國(guó)SciDre公司推出的高溫高壓光學(xué)浮區(qū)法單晶爐高可實(shí)現(xiàn)高達(dá)3000℃高溫，高壓力可達(dá)300bar，多種規(guī)格可根據(jù)用戶(hù)需求提供選擇，該單晶生長(zhǎng)系統(tǒng)一經(jīng)推出便備受?chē)?guó)內(nèi)廣大同行青睞！目*物理研究所*固體物理研究所、北京師范大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海大學(xué)、南昌大學(xué)以及中山大學(xué)等眾多用戶(hù)均選擇了該設(shè)備！