[发明专利]一种具有多重量子态和多样晶体结构的新型过渡金属碲化物及其制备方法

说明书

本发明设计一系列化学通式为CuIr_2‑xCr_xTe₄(0≤x≤2)的量子材料及其制备方法，属于量子功能材料制造技术领域。其制备方法是传统高温固相法，通过将相应化学计量比的Cu，Ir，Cr，Te粉体充分研磨混合后抽真空密封在石英管中，然后把密封的装有原材料的真空石英管放入炉子中，具有层状结构的样品CuIr_2‑xCr_xTe₄(0≤x≤0.4)在850℃烧结120h，具有尖晶石结构的样品CuIr_2‑xCr_xTe₄(1.9≤x≤2)在500℃烧结120h，得到CuIr_2‑xCr_xTe₄(0≤x≤2)的多晶粉末。通过综合物理性能测试系统(PPMS)和磁学测量系统(MPMS)，测量其电导率、磁性性质、上下临界场等物理性质，深入探讨目标产物的超导电性，电荷密度波相变及铁磁相变等量子态的基本性质，并建立起具体的掺杂浓度与各自量子态的关系图。通过XRD数据拟合分析其晶体结构。

技术领域

本发明属于量子功能材料制造技术领域，具体涉及一系列化学通式CuIr_2-xCr_xTe₄(0≤x≤2)的具有丰富量子态的新型过渡金属碲化物及其制备方法。

背景技术

自旋、电子和声子之间不同的相互作用力产生了有趣的宏观量子现象.如超导性、铁磁性和反铁磁性等。因此，研究这些不同自由度在强耦合电子晶格系统中的相互作用对于理解和优化其相关特性至关重要。超导作为物理学中最迷人的宏观量子现象之一，超导材料是指具有在一定温度条件下(一般为较低温度)呈现出电阻等于零并且排斥磁力线性质的材料，因具有完全电导性、完全抗磁性及通量量子化的奇特性质。然而对于寻找室温超导体和超导机理的探索依然还有很长的路。高温超导体中通常存在繁多而又复杂的竞争量子态和结构序，并且各种量子态和结构序之间又相互影响。因此理解这些量子态和结构序对高温超导的探索是十分必要的。

铁磁超导体的发现引起了人们关于超导起源问题的关注。通常，由于配对破坏效应的影响，含有1％的磁性杂质就能破坏超导体中的超导电性。对于非常规超导体，其超导电性一般出现在磁相相位边界。至今为止，只有少数化合物中存在超导和铁磁或反铁磁共存的现象，如：UMGe(M＝Rh，Co)，Sm_1-xR_xNiC₂(R＝La，Lu)，EuFe₂(As_1-xP_x)₂，Fe_1-xPd_xTe和Ce₃Pdln₁₁等。

作为过渡金属碲化物，尖晶石结构的CuCr₂Te₄是铁磁化合物的经典例子，其铁磁居里温度大约在326℃。同时我们课题组最近发现CuIr₂Te₄化合物同时具有电荷密度波相变和超导电性，其电荷密度波相变温度大约在250K，超导转变温度在2.5K左右。电荷密度波(CDW)材料具有电子电荷密度的内在调制，传导电子的电荷密度在空间受正弦调制。因此，具有立方结构和铁磁性质的CuCr₂Te₄和层状结构具有电荷密度波和超导共存的CuIr₂Te₄的化合物能够为多重量子态和多样晶体结构的研究提供良好的平台。因此，我们通过使用Cr掺杂CuIr₂Te₄化合物的Ir元素，可以获得CuIr_2-xCr_xTe₄(0≤x≤2)化合物，并系统研究其晶体结构及相关量子态随掺杂浓度的变化。

发明内容