反铁磁RTMBi2单晶的合成与物性研究(R=La、Ce、Nd;T_M=Pd、Ni)

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科学家在对Cu基、Fe基超导体研究时发现,高温超导体往往与反铁磁毗邻,所以反铁磁与超导共存的化合物一直是研究者关注的重点。近期报导CeNi0.88Bi2体系中存在反铁磁有序和超导转变,但有学者对该体系是否是本征超导还存在争议,所以我们希望通过合成该体系同结构多种化合物来系统研究该体系的物性。本文内容分为两个部分,第一部分介绍RPd1-δBi2单晶的合成以及物性研究。第二部分介绍了 RNi1-δBi2单晶的合成与物性研究。研究发现LaPd1-δBi2,CePd1-δBi2和NdPd1-δBi2的电阻分别在2 K,4 K和3.2 K出现超导转变,但LaPd1-δBi2和CePd1-δBi2在最低测量温度2 K以上没有出现零电阻。磁化率研究表明,三个材料在超导温度以下均不表现抗磁性,其中LaPd1-δBi2表现顺磁行为;CePdi-δBi2在H//c方向有反铁磁转变(TN=4.3 K);NdPdi-δBi2在H//ab和H//c方向下均出现反铁磁转变(TN=4K)。随后,在外磁场下转角的电阻测量实验表明NdPd1-δBi2中的超导电性有很强的各向异性,并且在H//ab方向下的0K上临界场略高于泡利顺磁极限。通过对NdPd1-δBi2比热数据分析我们得到其TN以上的比热索末菲系数γ=300 mJ mol-1K-2,这比同类化合物的γ值大很多,暗示着NdPd1-δBi2中可能存在重费米子行为。研究发现LaNi1-δδBi2,CeNi1-δBi2和NdNi1-δBi2的电阻分别在3K,3K,4K附近出现超导转变,但CeNi1-δδBi2在最低测量温度2K以上没有零电阻。磁化率研究表明,LaNi1-δBi2在两个磁场方向下均是顺磁行为;CeNi1-δBi2在H//c方向有反铁磁转变(TN=4.3 K);NdNi1-δBi2在H//ab和H//c方向下均出现反铁磁转变(TN=4K),超导转变以下有较弱的抗磁信号。随后,外磁场下转角的电阻测量实验发现NdNi1-δBi2中的超导电性有很强的各向异性,在H//ab方向下0 K上临界场远高于泡利顺磁极限。另外,不同压力下NdNi1-δBi2的电阻率测量表明,随着压力的增加,TC逐渐被抑制。综上,通过对RT1-δBi2单晶样品详细的物性测量我们发现,虽然部分RT1-δδBi2化合物在电阻率测量上存在超导相变,但是在这些化合物的磁性测量中都没有发现体超导信号。本文最后我们讨论了该体系非体超导可能的原因。
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