3a2CuO2C12的高压合成及原位高压结构稳定性研究.pdfVIP

第22卷 第1期 高 压 物 理 学 报 Vol_22，NO．1 2008年3月 CHINESE JOURNAL OF HIGH PRESSURE PHYSICS Mar．，2008 文章编号：1000-5773(2008)01—0095—04 Ba2 CuO2 Cl2的高压合成及原位 高压结构稳定性研究 刘清青 一，王福仁 ，李凤英 ，陈良辰 ，禹日成 ，靳常青 ，李延春。，刘 景。 (1．北京大学物理学院，北京 100871 2．中国科学院物理研究所，北京 100080 3．中国科学院高能物理研究所，北京 100039) 摘要：在高温高压下合成出了单相的Ba：CuO：Cl：化合物，在高压下对该化合物晶体结构 的稳定性进行了研究。结果表明，在实验测量的压力范围内，BazCuOzClz化合物的晶体结构 是稳定的，并且其压缩性表现出较强的各向异性 计算得到了BazCuOzC1z化合物的体弹模量 和状态方程。 关键词：高温高压；Ba：CuOzCl：；金刚石压砧 中图分类号：O521．2 文献标识码：A 1 引 言 大多数高温超导体是通过在反铁磁绝缘体中掺杂电荷载流子而得到的，怎样理解反铁磁母体相到 高温超导相的电子结构演化，是高温超导机理研究的关键。单层[CuO2]平面的AzCuOzClz (A=Ca，Sr，Ba)母体化合物结构简单，并且不含有顶角氧，因而引起人们对其进行广泛的研究，其晶体 结构如图1中插图所示。A：CuO：Cl：(A=Ca，Sr，Ba)在晶体结构上为KzNiF 结构，由[AZCl2]岩盐层 和[CuO2]平面交替叠加而成，具有与La：CuO 相似的结构，空间群为I4／mmm，奈尔温度丁w在250 300 K之间叫。与全氧铜氧化物相比，卤铜氧化合物含有半径较大的Cl离子，其电荷库层偏离ECuO23 平面较远，从而导致ECuOZ]平面导电层与电荷库层的耦合减弱，形成具有准二维的ECuO2]平面，因此 它是角分辨光电子谱(ARPES)和扫描隧道谱(STM)测量的理想材料。最近，在 AzCuOzClz (ACa，Sr)化合物的母体相及其高温超导相中，人们开展了角分辨光电子谱和扫描隧道谱的研究，得 到了一系列有意义的实验结果口 ]。由于特殊的晶体结构特性，铜卤氧化合物成为研究高温超导体顶角 氧和电子结构的理想体系 。]。理论和实验研究发现，在常压下它们的电子结构和性质与其它铜氧化物 高温超导体没有本质的区别，在这类超导材料的高温高压合成中，AzCuO：CIz化合物母体相通常作为 重要的前驱体材料被应用[a-n]。因此进一步开展高压下A：CuO2Cl2(A=Ca，Sr，Ba)化合物的研究是必 要的。 2 实 验 Ba：CuO：Cl：化合物需要在高温高压下制备，在手套箱里将高纯的BaCI。、BaO。和Cu粉末按摩尔 比1：1：1配比称量，经30 min研磨使之混合均匀，然后压成j2『6 mm×3 mm的圆片，用金箔包裹，装 入高压组装件内，在5．5 GPa压力、1 000℃温度条件下合成出BazCuOzCIz化合物。高温高压合成是在 六面顶大压机上进行的，其中压力采用金属Bj、Tl的固相相变点进行标定，温度标定采用Ptl3~Rh／Pt * 收稿日期：2007—09—30；修回日期：2007—11—26 作者简介：刘清青(1973一)，女，理学博士，主要研究方向为高压物理与超导．E—mail：qqliu@aphy．iphy．ac．ctl 高 压 物 理 学 报 第 22卷 型热电偶，用控制加热功率的方法控制温度。首先缓慢升压达到5．5 GPa，随后升温至820 W(对应 1000℃)，保温保压30 rain后，淬火至室温卸压，即得到单相的Ba2CuO2C12化合物。 利用同步辐射X射线衍射能散高压实验技术，在O～31 GPa压力范围对Ba。CuO2C12样品的晶体 结构、压缩性进行研究。实验是在北京同步辐射多色X射线源上完成的。实验中采用金刚石压砧 (D