Разработка оптимальных методов синтеза, исследование микроструктуры и электрофизических свойств новых безмедных сверхпроводников в системе La(Me)AsO1-xFx (Me-Fe,Ni), 2.49 : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель В. А. Ломоносов

Abstract

Цели настоящей работы: изучить последовательность фазовых превращений и разработать методику синтеза однофазных твердых растворов La(Me)AsO1-xFx (Me-Fe,Ni), обладающих сверхпроводящими свойствами. Объекты исследования: сверхпроводящие соединения в системе La(Me)AsO1-xFx (Me-Fe,Ni). Методы НИР: рентгенофазовый анализ, электронная микроскопия, химический анализ. В результате синтезирован ряд твердых растворов LaFeAsO1-xFx (х=0,1…0,16) с использованием метода твердофазного взаимодействия из прекурсоров. В качестве прекурсоров использовались (предварительно синтезированные по схеме: 420/460 °С (5 ч) + 650 °С (26 ч) при v(нагрева) =1 °С/мин) арсениды Fe и La; опробованы два способа получения соединения LaFeAsO0,88F0,18 как в токе Ar так и в вакууме (ампула), в соответствие с реакциями: FeAs + 0,037LaF3 + 0,38La +0,2962La2O3 → LаFeAsO0,88F0,18 и LaAs + 0,037 FeF3 + 0,38Fe + 0,2962Fe2O3 → LаFeAsO0,88F0,18; показано, что при синтезе в токе аргона основной фазой выступает соединение LаFeO3, при этом количество сверхпроводящей фазы составляет от 8 до 14 %. Смещение реакции в сторону образования LаFeO3 происходит, по-видимому, из-за частичного испарения слабо связанных арсенидов, а также адсорбции данными составами кислорода, в малых количествах содержащегося в аргоне. При реализации синтеза в вакууме отмечается образование в образцах до 98 % сверхпроводящей фазы со структурой LаFeAsO. При синтезе состава с концентрацией F≥0,15 ат.% идентифицируются примесные соединения FeAs и LaOF. Установлено, что наличие избыточного кислорода в смеси исходных компонентов (за счет окислов на поверхности металлов La, Fe и As) препятствует образованию СП-фазы. Определено, что для всех допированных фтором однофазных составов сохраняется базовая тетрагональная слоистая структура, относящаяся к пространственной группе Р4/nmm Z=2, с параметрами элементарной ячейки а = 3,998, с= 8,735, что достаточно близко согласуется с литературными данными. Отмечено, что введение фтора в кристаллическую решетку соединения сопровождается образованием локальных структурных деформаций, в результате чего происходит как незначительное сжатие слоев LaO и FeAs вдоль оси а, так и заметное уменьшение межслоевого расстояния по оси с, что приводит к уменьшению степени искажения тетрагональной структуры в целом. Синтезированные составы показали температуру перехода в сверхпроводящее состояние равное 21 К.