Изменения сверхпроводящих и магнитных свойств сложных боридов родия RERh3.8Ru0.2B4 в ряду RE = (Gd, Dy, Ho, Er, Y)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследованы магнитные свойства и сверхпроводящие характеристики боридов RERh3.8Ru0.2B4 со структурой типа LuRu4B4 (RE = Y, Er, Ho, Dy), а также соединения GdRh3.8Ru0.2B4 с целью установления закономерностей формирования сверхпроводящей и магнитной подсистем соединений и их взаимовлияния. Анализ показал, что нет непосредственной связи между критической температурой (Тс) соединений RERh3.8Ru0.2B4 и их магнитной подсистемой. Однако установлена закономерность монотонного уменьшения критической температуры боридов RERh3.8Ru0.2B4 при последовательной замене RE с Y на Er, Ho, Dy. При этом Тс линейно зависит от S(S+1), где S — спиновое квантовое число иона RE+3. Такое поведение критической температуры может быть связано с обменным взаимодействием спинов электронов проводимости с магнитными моментами ионов RE+3, которое возрастает по мере увеличения спинового квантового числа S иона. Отсутствие сверхпроводимости у соединения GdRh3.8Ru0.2B4 находится в рамках установленной закономерности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. А. Лаченков

Институт металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН

Email: vlasenkovlad@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 49, Москва

В. А. Власенко

Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vlasenkovlad@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 53, Москва

А. Ю. Цветков

Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН

Email: vlasenkovlad@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 53, Москва

Л. Ф. Куликова

Институт физики высоких давлений имени Л.Ф. Верещагина РАН

Email: vlasenkovlad@gmail.com
Россия, Калужское шоссе, стр. 14, Троицк, 108840

Список литературы

  1. Maple M.B., Fischer O. Superconductivity in Ternary Compounds II. Superconductivity and Magnetism. N.Y.: Springer-Verlag, 1982. P. 308.
  2. Wolowiec C.T., White B.D., Maple M.B. Conventional Magnetic Superconductors // Physica C: Superconductivity Appl. 2015. V. 514. P. 113–129. https://doi.org/10.1016/j.physc.2015.02.050
  3. Johnston D.C. Superconductivity in a New Ternary Structure Class of Boride Compounds // Solid State Commun. 1977. V. 24. No. 10. P. 699–702. https://doi.org/10.1016/0038-1098(77)90078-3
  4. Yvon K., Johnston D.C. Orthorhombic LuRh4B4–a New Polytype of RT4B4 Stoichiometry // Acta Crystal. Sect. B: Struct. Sci. 1982. V. 38. No. 1. P. 247–250. https://doi.org/10.1107/S0567740882002490
  5. Matthias B.T., Corenzwit E., Vandenberg J.M., Barz H.E. High Superconducting Transition Temperatures of New Rare Earth Ternary Borides // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1977. V. 74. No. 4. P. 1334–1335. https://doi.org/10.1073/pnas.74.4.1334
  6. Jatmika J., Maruyama H., Rahman M.S., Sakai A., Nakatsuji S., Iyo A., Ebihara T. Superconducting Properties of the Ternary Boride YRh4B4 // Supercond. Sci. Technol. 2020. V. 33. No. 12. P. 125006. https://doi.org/10.1088/1361-6668/abbb18
  7. Majkrzak C.F., Cox D.E., Shirane G., Mook H.A., Hamaker H.C., MacKay H.B., Fisk Z., Maple M.B. Neutron-diffraction Study of the Magnetic Ordering in Superconducting NdRh4B4 // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 1982. V. 26. No. 1. P. 245–249. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.26.245
  8. Hamaker H.C., Woolf L.D., MacKay H.B., Fisk Z., Maple M.B. Possible Observation of the Coexistence of Superconductivity and Long-range Magnetic Order in NdRh4B4 // Solid State Commun. 1979. V. 31. No. 3. P. 139–144. https://doi.org/10.1016/0038-1098(79)90422-8
  9. Kumagai K., Ooyama T., Nakajima H., Shimotomai M. Superconducting and Magnetic Properties of CeRh4B4 and PrRh4B4 // Physica B+C. 1987. V. 148. P. 133–136. https://doi.org/10.1016/0378-4363(87)90176-8
  10. Kurata K., Muranaka T. Superconducting Properties of Pt-type and Bct-type YRh4B4 // Supercond. Sci. Technol. 2023. V. 36. No. 8. P. 085005. https://doi.org/10.1088/1361-6668/acd7ac
  11. Burkhanov G.S., Lachenkov S.A., Khlybov E.P. Anomalous Rise of the Upper Critical Field Upon Magnetic Ordering of the DyRh4B4 superconductor // Dokl. Phys. 2009. V. 54. No. 6. P. 265–268. https://doi.org/10.1134/S1028335809060032
  12. Köhler A., Behr G., Fuchs G., Nenkov K., Gupta L.C. Si-induced Superconductivity and Structural Transformations in DyRh4B4 // J. Alloys Compd. 2009. V. 482. No. 1–2. P. 5–9. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.04.040
  13. Vandenberg J., Matthias B. Clustering Hypothesis of Some High-Temperature Superconductors // Science. 1977. V. 198. P. 194–196. https://doi.org/10.1126/science.198.4313.194
  14. Буздин А.И., Булаевский Л.Н., Кулич М.Л., Панюков С.В. Магнитные сверхпроводники // УФН. 1984. Т. 144. Вып. 4. С. 597–641. https://doi.org/10.3367/UFNr.0144.198412b.0597
  15. Usman M., Zhou X., Malliakas C.D., Welp U., Kwok W.K., Chung D.Y., Kanatzidis M.G. Probing Phosphorus Solubility and Its Effect on Critical Temperature (Tc) in the Helical Superconducting Magnet RbEuFe4As4–xPx // Chem. Mater. 2023. V. 35. No. 20. P. 8494–8501. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c01310
  16. Prando G., Torsello D., Sanna S., Graf M.J., Pyon S., Tamegai T., Carretta P., Ghigo G. Complex Vortex-Antivortex Dynamics in the Magnetic Superconductor EuFe2(As0.7P0.3)2 // Phys. Rev. B. 2022. V. 105. No. 22. P. 224504. https://doi.org/10.1103
  17. Mazumdar C., Gupta L. C. Discovery of Superconducting Quaternary Y–Ni–B–C System, Tc∼ 12 K, and a Brief Review of Superconducting and Magnetic Properties of RNi2B2C // Supercond. Sci. Technol. 2022. V. 35. No. 9. P. 094001. https://doi.org/10.1088/1361-6668/ac7dcc
  18. Кудреватых Н.В., Волегов А.С. Магнетизм редкоземельных металлов и их интерметаллических соединений. Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 2015. С. 198.
  19. Matthias B.T., Suhl H., Corenzwit E. Spin Exchange in Superconductors // Phys. Rev. Lett. 1958. V. 1. No. 3. P. 92–94. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.1.92
  20. Алексеевский Н.Е., Гарифуллин И.А., Кочелаев Б.И., Харахашьян Э.Г. Об упорядочении магнитной примеси в сверхпроводнике // Письма в ЖЭТФ. 1976. Т. 24. В. 10. С. 540–543.
  21. Johnston D.C. Nonmagnetic Contributions to the Variation of Tc with RE in RE(Rh,Ru)4B4 Compounds // Physica B+C. 1981. V. 108. Iss. 1–3. P. 755–756. https://doi.org/10.1016/0378-4363(81)90682-3
  22. Девятых Г.Г., Бурханов Г.С. Высокочистые тугоплавкие и редкие металлы. М.: Наука, 1993. С. 223.
  23. Бурханов Г.С., Лаченков С.А., Власенко В.А., Хлыбов Е.П., Гаврилкин С.Ю. Особенности магнитных свойств и критических токов сверхпроводящих боридов родия YRh4B4 и HoRh3.8Ru0.2B4 // Неорганич. материалы. 2021. Т. 57. № 7. C. 720–726. https://doi.org/10.31857/S0002337X21070022
  24. Лаченков С.А., Власенко В.А., Цветков А.Ю., Дементьев В.А. Магнитные свойства и критические свойства сверхпроводников Dy0.8Er0.2Rh3.8Ru0.2B4 и Dy0.6Er0.4Rh3.8Ru0.2B4 // Неорганич. материалы. 2023. Т. 59. № 1. C. 39–45. https://doi.org/10.31857/S0002337X2301013X
  25. Бурханов Г.С., Лаченков С.А., Хлыбов Е.П. Анализ взаимосвязи магнитной и сверхпроводящей подсистем соединений RE(Rh1 — xRux)4B4 на примере DyRh3,8Ru0,2B4 и HoRh3.8Ru0.2B4 // ДАН. 2015. Т. 460. № 4. С. 398–402. https://doi.org/10.7868/S0869565215040088
  26. Бурханов Г.С., Лаченков С.А., Хлыбов Е.П. Влияние магнитной подсистемы на усиление сверхпроводимости в тройных боридах родия // ДАН. 2011. Т. 438. № 5. С. 619–622.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. RERh4B4 — примитивная тетрагональная структура типа CeCo4B4 (а); RERh4B4 — объемно-центрированная тетрагональная структура соединения типа LuRu4B4 (б).

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость критической температуры (Тс) сплавов лантана, содержащих ~ 1 ат. % примесей различных RE, от величины S(S+1) RE-иона по данным авторов работы [19].

Скачать (348KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость магнитного момента М(Т) соединения GdRh3.8Ru0.2B4 в режимах FC и ZFC в полях 20, 100, 1000 Э. На вставке приведены данные по соединению HoRh3.8Ru0.2B4 [23].

Скачать (622KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Температурные зависимости удельного электросопротивления образца GdRh3.8Ru0.2B4 в полях до 1000 Э. На вставке представлены данные в интервале температур 2–25 K.

Скачать (442KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость обратной восприимчивости (1/χv) от температуры для GdRh3.8Ru0.2B4.

Скачать (446KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости магнитного момента от приложенного внешнего магнитного поля М(Н) для GdRh3.8Ru0.2B4: (а) при Т = 2, 4, 10, 20, 40 К и (б) Т= 80, 90, 100, 120 К.

Скачать (905KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость Тс для ряда боридов родия RERh3.8Ru0.2B4 (RE = Y, Er, Ho, Dy, Gd) со структурой типа LuRu4B4 от фактора де Жена — (g–1)2J(J+1) (а) и S(S+1) иона RE (б).

Скачать (696KB)
Метаданные