专利名称：一种超高压新相Cu2Sb合金晶体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种超高压新相Cu2Sb合金晶体及其制备方法。
背景技术：
铁基超导体LaFeOAs (Tc = 26K) [Y. Kamihara, et al. , J. Am. Chem. Soc. 128,10012(2006)]的发现为人们打开了又一扇高温超导研究的大门。除了最先发现的“ 1111”体系以外，“ 122”，“111”，“11”等具有不同结构和Tc的铁基超导体也陆续被发现。在这其中具有Cu2Sb结构的“ 111”体系因为具有非常简单的结构，易于研究铁基超导的机理而引起了人们极大的兴趣。在“ 111”体系中有两个重要的超导体化合物LiFeAs和NaFeAs。研究发现NaFeAs在高压下存在等结构相变和新相，而LiFeAs在高压下结构却一直是稳定的。同结构且成分很接近的两种化合物在压カ下呈现了不同的性质，表明两者在物理机制上是有很大差别的。因此研究和这两个化合物同结构的Cu2Sb在高压下的结构变化，有助于阐明LiFeAs和NaFeAs在物理本性上的差别，也更有助于探究铁基超导体的物理机制。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种超高压新相Cu2Sb合金晶体，本发明的另一目的是提供ー种上述晶体的制备方法。为实现上述目的，本发明ー种超高压新相Cu2Sb合金晶体，该晶体坍塌四方相的空间群为 P4/nmmz,晶格常数为 a=3. 8-3. 9k, c=5. 9-6. θΑ。进ー步，所述坍塌四方相的存在的压カ区间是8_30GPa。进ー步，所述坍塌四方相中Sb-Cu-Sb键角分别达到118°和93. 5°。ー种上述超高压新相Cu2Sb合金晶体的制备方法，具体为
1)在常压下，制备常压相的Cu2Sb合金将99.99%或以上纯度的Cu和Sb粉末以2:1的摩尔比在空气中混合、研磨、压片，然后密封在设定的温度条件下烧结，并进行保温处理，制得Cu2Sb常压相样品；
2)超高压条件下制备坍塌四方相的Cu2Sb合金将Cu2Sb常压相样品在高压装置中进行高压新相制备，在压カ区间8-30GPa下制得稳定的坍塌四方相Cu2Sb合金。进ー步，所述步骤I)中烧结温度为540°C，保温时间为24小吋。进ー步，所述步骤I)在真空钛金属管中进行烧结。进ー步，所述高压装置为金刚石压砧，高压封垫采用T301不绣钢片，传压介质是硅油。标压物质是红宝石，通过红宝石的荧光峰确定压力。利用原位高压同步辐射角散X射线对高压下所述Cu2Sb常压相样品进行衍射实验，得到Cu2Sb合金高压下的X光衍射谱，解衍射谱得到样品单胞体积随压カ的变化。本发明通过高压方法，将常压下的Cu2Sb合金晶体通过高压作用，发生结构转变，从而得到了ー种新的坍塌四方相Cu2Sb合金。本发明为探究铁基超导体提供了可能。
图1是本发明的在0_30GPa超高压条件得到的Cu2Sb合金晶体结构；
图2是本发明中CuSb4四面体结构 图3是本发明的在0-30GPa超高压条件得到的Cu2Sb合金样品的XRD图谱；
图4是本发明的0-30GPa超高压条件Cu2Sb合金晶体的晶格常数随压カ的变化；
图5是本发明的0-30GPa超高压条件Cu2Sb合金晶体的单胞体积随压カ的变化。
具体实施例方式下面，參考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下” “左” “右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另ー个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。如图I至图4所示，本发明利用前躯体方法在常压合成四方相的Cu2Sb合金，接着利用超高压技术研制Cu2Sb合金的坍塌四方相结构。研制Cu2Sb合金的坍塌四方相结构包括以下步骤
(一)在常压下，封管烧结Cu2Sb常压相；
制备Cu2Sb常压相的具体步骤采用常压下固相反应方法，将99. 99%或以上纯度的Cu和Sb粉末以2:1的摩尔比在空气中混合、研磨、压片，然后密封在真空钛金属管中，在540°C的条件下烧结，保温24小时，得到Cu2Sb合金的常压相。(ニ)超高压条件下Cu2Sb合金坍塌四方相的制备
把Cu2Sb常压相样品放入金刚石压砧(DAC)高压装置进行高压新相制备。金刚石压砧台面直径500 μ m，高压封垫采用T301不绣钢片。传压介质是硅油。标压物质是红宝石，通过红宝石的荧光峰确定压力。利用原位高压同步辐射角散X射线(入射X射线的波长为0.6199A，有效的2〃角范围是0-25°)对高压下样品做衍射实验得到Cu2Sb合金高压下的X光衍射谱，解衍射谱得到样品单胞体积随压カ的变化。发现压力在4GPa-9. 5GPa左右时单胞体积发生不连续变化，且从x光衍射谱中观察不到晶体结构相变，证明产生ー个新的坍塌四方相。该坍塌四方相可用空间群P4/nmmz很好的指标化，晶格常数为a=3. 80-3. 90A，c=5. 90_6. OOA。与常压合成的四方相Cu2Sb合金晶体结构相比较，沿a，c轴方向[CuSb4]四面体都有较大压缩，使其更加偏离于规则的[CuSb4]正四面体，Sb-Cu-Sb键角分别达到118°和93. 5°。实施例I利用常压下固相烧结反应方法制备Cu2Sb合金的常压相。将99. 99%或以上纯度的Cu和Sb粉末以2:1的摩尔比在空气中混合、研磨、压片，然后密封在真空钛金属管中，在540°C的条件下烧结，保温24小时，得到Cu2Sb合金的常压相。实施例2超高压下制备Cu2Sb晶体结构坍塌的四方相。把Cu2Sb常压相样品放入金刚石压砧(DAC)高压装置进行原位高压实验。金刚石压砧台面直径500 μ m，高压封垫采用T301不绣钢片。传压介质是硅油。标压物质是红宝石，通过红宝石的荧光峰确定压カ是8GPa。利用原位高压同步辐射角散X射线得到Cu2Sb合金高压结构的衍射谱，解衍射谱得到样品晶格体积随压カ的变化。在压カ达到4. OGPa左右，出现由电子结构相变引起的新的坍塌四方相。压カ达到SGPa时坍塌四方相稳定存在。晶胞常数为 a=3. 90A, c=6. 00 A。
实施例3超高压下制备Cu2Sb晶体结构坍塌的四方相
把Cu2Sb常压相样品放入金刚石压砧(DAC)高压装置进行原位高压实验。金刚石压砧台面直径500 μ m,高压封垫采用T301不绣钢片。传压介质是娃油。标压物质是红宝石，通过红宝石的荧光峰确定压カ是16. 5GPa。利用原位高压同步辐射角散X射线得到Cu2Sb合金高压结构的衍射谱，解衍射谱得到样品晶格体积随压カ的变化。在压カ达到4. OGPa左右，出现由电子结构相变引起的新的坍塌四方相。压カ达到16. 5GPa时坍塌四方相稳定存在。晶胞常数为 a=3. 86A, c=5. 97 A。实施例4超高压下制备Cu2Sb晶体结构坍塌的四方相
把Cu2Sb常压相样品放入金刚石压砧(DAC)高压装置进行原位高压实验。金刚石压砧台面直径500 μ m,高压封垫采用T301不绣钢片。传压介质是娃油。标压物质是红宝石，通过红宝石的荧光峰确定压カ是30GPa。利用原位高压同步辐射角散X射线得到Cu2Sb合金高压结构的衍射谱，解衍射谱得到样品晶格体积随压カ的变化。在压カ达到4. OGPa左右，出现由电子结构相变引起的新的坍塌四方相。压カ达到30GPa时坍塌四方相稳定存在。晶胞常数为 a=3· 80A, c=5. 90 L
权利要求
1.一种超高压新相Cu2Sb合金晶体，其特征在于，该Cu2Sb合金晶体的晶体坍塌四方相的空间群为P4/nmmz,晶格常数为a=3. 8-3. 9k, c=5. 9-6. θΑ。
2.如权利要求I所述的超高压新相Cu2Sb合金晶体，其特征在于，所述坍塌四方相的存在的压力区间是8-30GPa。
3.如权利要求I所述的超高压新相Cu2Sb合金晶体，其特征在于，所述坍塌四方相中Sb-Cu-Sb键角分别达到118°和93. 5°。
4.一种上述超高压新相Cu2Sb合金晶体的制备方法，其特征在于，该制备方法具体为 1)在常压下，制备常压相的Cu2Sb合金将99.99%或以上纯度的Cu和Sb粉末以2:1的摩尔比在空气中混合、研磨、压片，然后密封在设定的温度条件下烧结，并进行保温处理，制得Cu2Sb常压相样品； 2)超高压条件下制备坍塌四方相的Cu2Sb合金将Cu2Sb常压相样品在高压装置中进行高压新相制备，在压力区间8-30GPa下制得稳定的坍塌四方相Cu2Sb合金。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I)中烧结温度为540°C，保温时间为24小时。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I)在真空钛金属管中进行烧结。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述高压装置为金刚石压砧，高压封垫采用T301不绣钢片，传压介质是硅油；标压物质是红宝石，通过红宝石的荧光峰确定压力；利用原位高压同步辐射角散X射线对高压下所述Cu2Sb常压相样品进行衍射实验，得到Cu2Sb合金高压下的X光衍射谱，解衍射谱得到样品单胞体积随压力的变化。
全文摘要
本发明公开了一种超高压新相Cu2Sb合金晶体及其制备方法，该晶体坍塌四方相的空间群为P4/nmmz，晶格常数为a=3.8-3.9 ,c=5.9-6.0 。本发明通过高压方法，将常压下的Cu2Sb合金晶体通过高压作用，发生结构转变，从而得到了一种新的坍塌四方相Cu2Sb合金。本发明为探究铁基超导体提供了可能。
文档编号C30B1/12GK102628113SQ20121007483
公开日2012年8月8日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者于润泽, 刘清青, 孔盼盼, 望贤成, 靳常青 申请人:中国科学院物理研究所