Vi demonstrerar metoder för att syntetisera tillförlitligt enskilda kristaller av uran ditellurid som endera supraledare inte gör, vilket är avgörande för att studera exotisk spin-triplet supraledning. Efter detta ångtransportrecept kommer vi på ett tillförlitligt sätt att ge uran ditellurideprover som uppvisar bulk supraledning. Detta uppnås inte med andra metoder.
Denna metod påverkar forskningen om spin-triplet och topologisk supraledning, liksom korrelerade elektroner. Alla dessa områden faller inom kvantmaterialområdet. Sheng Ran, biträdande professor vid Washington University i St.Louis som är postdoktor i min grupp, visar proceduren.
Börja med att väga lämplig mängd elementärt tellurium beroende på mängden rengjort uran vid atomförhållandet mellan uran och tellurium på två till tre. Väg en lämplig mängd jod som ska användas under syntesen. Välj rörlängderna så att röret spänner över ugnen och varje ände sitter i en av temperaturzonerna, vilket säkerställer att diametern passar bra i ugnen.
Stäng ena änden av ett smält kvartsrör med en vätebrännare eller någon ficklampa som producerar tillräckligt med värme för att mjuka upp den smälta kvartsen. När röret är tillräckligt kallt, placera allt material i kvartsröret. Nacka röret och använd en vakuumpump för att evakuera röret och försegla röret med ficklampan.
Sätt in röret i en horisontell rörugn med två zoner, så att alla råvaror glider till rörets heta sida. Över 12 timmar, värm den heta sidan av röret till 1 060 grader Celsius, den andra sidan vid 1 000 grader Celsius och håll temperaturen i en vecka. Stäng sedan av ugnen så att röret kan svalna långsamt för att nå rumstemperatur.
Väg uranet och telluriumet enligt atomförhållandet 1 till 3. Placera alla material i en två millimeters aluminiumoxiddegel. När röret är tillräckligt kallt, placera de två deglarna i ett kvartsrör med en innerdiameter på 14 millimeter.
Stäng ena änden av ett smält kvartsrör med en ficklampa. Efter att ha nackat röret, använd en torr vakuumpump för att evakuera röret och försegla sedan röret med ficklampan. Lägg det förseglade kvartsröret i en 50 ml aluminiumoxiddegel som ska användas som en yttre behållare för stabilitet.
Placera degeln som innehåller kvartsröret i en lådugn och värm och kyl sedan ugnen enligt beskrivningen i textmanuskriptet. Förbered en centrifug med en sväng ut rotor och metallhinkar. Använd ugnstängerna för att ta kvartsröret ut ur ugnen, invertera röret och snurra röret vid 2 500 gånger G i 10 till 20 sekunder för att separera extra flytande tellurium från uran ditelluridekristallerna.
Låt röret svalna till rumstemperatur. Kristallerna som erhölls med hjälp av den kemiska ångtransporten och de flödesodlade kristallerna såg liknande ut och kunde inte lätt särskiljas genom visuell inspektion. Röntgen diffraction mätningar utfördes på krossade enskilda kristaller erhålls från båda teknikerna för att bekräfta kristallstrukturen.
Kristallstrukturen var liknande med båda teknikerna utan tecken på förorening faser. Det kvarvarande resistensförhållandet hos den odlade kristallen är 15 gånger mindre än restmotståndsförhållandet hos den kemiska ångtransportkristallen, vilket indikerar mer kristallografiska föroreningar eller defekter i det odlade provet och som är ansvarigt för starkare spridning av ledningselektronerna och högre restbeständighet. Den magnetiska känsligheten hos kristallerna som odlades med båda teknikerna var liknande.
Den magnetiska känsligheten ökade kraftigt vid låga temperaturer och visade en liten lutningsförändring vid cirka 10K på grund av lägenhetens koherens. Den viktigaste delen av båda processerna är att försegla kvartsröret ordentligt. En dålig tätning av kvartsröret kan leda till en oönskad reaktion med luft som kan vara en säkerhetsrisk.