六方层状钴氧化物中的层间阳离子有序及结构调制研究

六方结构的层状过渡金属化合物具有丰富的结构和物理现象,是近年来材料物理研究领域的一个热门课题[1~3]。层状过渡金属化合物的物理性能和晶体结构具有密切关联。例如,较大层间距的Na0·3CoO2·1·3H2O水合物为超导体[2];层间钠离子Z字形有序排列的Na0·5CoO2在50K附近发生电荷有序相变[3]。系统的结构研究对深入理解层状过渡金属化合物物理性能有着重要意义。在近期研究中,我们利用二价离子(Ca,Sr)替代Na,发现了丰富的物理和结构现象。图a~d为Sr0·35CoO2的电子衍射和高分辨图像。分析表明,Sr0·35CoO2中Sr在CoO2形成层间有序态…     

高临界温度超导材料BiSrCaCu_2O_y的电子显微镜研究

新的高Tc超导材料B:SrCaCu_2O_y具有两个主要的超导相,它们的超导转变温度分别为89k(称之为A相)和110k(称之为B相)。电子衍射分析得到A相和B相的平均结构都是正交晶胞。A相的晶胞参数为a=0.541nm。b=0.543nmc=3.07nm,B相的晶胞参数为a=0.541nm,b=0.543nm,c=3.68nm。图1 a、b分别是A相沿[001]和[110]方向的高辩象,沿b方向有无公度的调制,调制周期约为2.53nm。这种超导材料具有沿c方向的层状组织,并且A相和B相存在交生(图2)。此外也观察到沿c方向周期为2.48nm的铋锶钙铜氧化物。     

Al-Cr二元合金中的一个新正交相O-Al_(11)Cr_2

通过透射电镜原位观察,发现单斜η-Al11Cr2相在800℃保温2h后,其三个主带轴电子衍射图中的超点阵弱点逐渐减弱直至消失,且a轴和c轴所成的角度由91°变为90°,这些变化意味着单斜η-Al11Cr2相在加热后转变为一个新相,点阵参数为a=1.2428nm,b≈1.2658nm,c≈3．0456nm的体心正交相,命名为O-Al11Cr2.其[010]电子衍射图具有伪十次对称特点,因此也是一个十重对称准晶近似相.     

Sr0.35CoO2的电子能量损失谱和关联效应的研究

层状超导化合物Na0·33CoO2·1·3H2O在近期的研究中受到了广泛关注,其母体NaxCoO2系列亦表现出非常丰富的物理特性。近期,我们研究发现CoO2层间的Na+可以被多种阳离子所取代。利用离子交换反应,以Na0·7CoO2为母体,可以制备出Sr0·35CoO2。在本研究中,运用全势线性缀加平面波方法计算了Sr0·35CoO2的电子结构和能量损失谱的近边结构。图1,图2为计算得到的电子态密度图,Sr0·35CoO2显示出金属的能带特征,费米能级处的态密度主要来自Co3d轨道。对Sr0·35CoO2的电子能量损失谱实验研究表明,O的K边的起点约为525eV,CoL边的起点约…     

Al-Cr二元合金中的一个新正交相O-A11Cr2

通过透射电镜原位观察,发现单斜η-Al11Cr2相在800℃保温2 h后,其三个主带轴电子衍射图中的超点阵弱点逐渐减弱直至消失,且a轴和c轴所成的角度由91°变为90°.这些变化意味着单斜η-Al11Cr2相在加热后转变为一个新相.点阵参数为a≈1.2428 nm,b≈1.2658 nm,c≈3.0456 nm的体心正交相,命名为O-Al11Cr2.其[010]电子衍射图具有伪十次对称特点,因此也是一个十重对称准晶近似相.     

Na0.75CoO2的高温结构相变研究

近期，新型层状水合物超导体Na0.3CoO21.3H2O及其母体NaxCoO2的结构和物理性质研究是凝聚态物理领域的热点课题。我们利用原位高温TEM观察结合热重及差势分析研究了Na0.75CoO2中的高温相变。     

Bi2Sr2Can—1CunO2n＋4＋δ调制结构中的缺陷

众所周知,Bi系超导氧化物Bi_2Sr_2Ca_(n-1)Cu_nO_(2n+4+δ)晶体结构的特征是具有一维调制结构。其基本结构中的原子在位置和成份两方面沿[010]方向作周期性变化的结果,使(BiO)_2层中交替出现Bi密集和Bi疏稀的区域,形成a=0.54nm,b=2.7nm和C=2.46nm,3.1nm和3.7nm(对应于n=1,2和3的2201,2212和2223相)的调制结构。由于b和c较大,沿[100]方向较容易得到调制结构的晶格象。和一般晶体结构相类似,在调制结构中也会出现各种缺陷,我们利用[100]方向的晶格象。结合电子衍射图,研究了B_i系超导氧化物调制结构中的缺陷,讨论了它们的特征和作用。1.(001)90°旋转孪晶面(图1),一维调制使晶体对称性由四方降为正交,ab轴不等价,上部晶体沿[001]轴     

BaLaGdTi_3O_(10)晶体的透射电子显微镜研究

BaLaGdTi_3O_(10)晶体是为研制微型激光器件生长的新晶体,其结构未知。由于晶体缺陷太多,用x射线衍射未能确定它的结构。我们用透射电子显微镜Philips EM420和JEM—200CX对BaLaGdTi_3O_(10)晶体进行了研究。从电子衍射花样和晶格象(图1,图2)测得该晶体有正交晶胞,其参数为:a=7.72A b=56.4A c=7.62A晶胞参数c与BaNd_2Ti_3O_(10)晶体的相近,a与b约为BaNd_2Ti_3O_(10)的两倍。晶体极易沿(010)晶面解理。     

Bi—Sr—Ca—Cu—O系超导相中共生结构的会聚束观察

按照Bi:Sr:Ca:Cu=1:1:1:2的原子比制成Bi-Sr-Ca-Cu-O单晶样品,超导转变温度约为85K·采用会聚束及选区电子衍射的方法在 Philips EM420电子显微镜上对其结构进行研究,结果证明,这是一种正交结构·由图d的[001]带轴衍射图(EDP)可知单胞的a=5.4A,b=27.7A,而在c方向至少存在3种不同周期·较多的情况如图a所示:由全图及暗场的对称性可知其点群为mmm,箭头所指的一阶Laue环表明了[001]方向c=30A的周期排列。但在同一种样品中还发现了如图b和c中上下箭头所指的双重一阶Laue环现象,这显然是[001]方向不同周期排列共生所产生的效果计算表明,     

铊—钡—钙—铜—氧超导材料的透射电子显微镜研究

T1—Ba—Ca—Cu—O超导材料问世以来的研究表明,该材料中有Tc约为120K和90K两个超导相,它们皆属于体心四方晶系,晶胞参数分别是a=3.85A,c=35.8A和a=3.85A,c=29.4A,同时还发现该超导材料中有c=35.8A相与c=29.4A相的交生。本工作用高分辨透射电子显微镜JEM—200CX对T1—Ba—Ca—Cu—O超导材料进行了研究。图1和图2分别是该材料的[100]电子衍射花样及晶格条纹象。分析表明,T1—Ba—Ca—Cu—O超导材料中确有c=35.8A相与c=29.4A相的交生。沿[100]方向电镜观察发现,C=35.8A相与C=29.4A相均有面缺陷。     

LaAlO3晶体的电子显微学研究

LaAlO_3晶体作为良好的超导膜基底受到人们的重视。在此主要报导LaAlO_3晶体的结构特点。在Philips EM420,EM430上观察了LaAlO_3晶体。在130℃、24小时退火后的晶体呈综色。LaAlO_3晶体是铁弹体,电镜中观察到的铁弹畴如图1所示。取单畴做会聚束电子衍射(CBED),得到[001]方向的带轴图如图2a所示,其中给出4mm对称性,同时测得a=b=c=0.753nm;[111]带轴图如图2b所示,其中显示3m对称。由此得出点群m3m。进而对样品在电镜中进行原位加热,当温度升至400℃左右时,畴     

Al—Cu—Fe合金中的一个新相及其相关的无公度相

用电子衍射方法在Al-Cu-Fe合金系中发现了一个新相,它属四方晶系,a=b≌8.6A,c=21A。图1和2分别是其沿[001],[010]带轴拍摄的电子衍射花样。但是,不同晶粒[010]电子衍射花样上斑点间距和强度往往不同。例如图3中沿箭头所指方向看去,衍射斑点不在一条直线上。对所有衍射斑点的指标化都需要三个以上的指数。很显然,它具有一维无公度调制结构的特征。另一方面,这个特征又不同于一般。其一是从各个不同带轴的电子衍射花样上很难确定哪些衍射斑点是主衍射斑点,哪些是卫星衍射。因为在一般调制结构中,主衍射的强度都比其卫星斑点强。其二是如果不考虑强度,在图3中将     

Al-Cr-Ni急冷合金中准晶和复杂六方相

最近在急冷合金Al-Cr和Al-Ni中先后分别发现I相和T相,在此基础上我们又配制了Al_6Cr0.5Ni0.5合金,并进行锤淬急冷(10~5-10~6C/S),得到约为50μm的薄膜,对薄膜进行离子减薄,在电镜下进行观察。经观察在合金中分别发现了I相和T相,T相沿十次轴方向的周期为0.4nm。对试样进行大角度倾转,我们确定了与I相和T相共存的晶化相是一种复杂的六方相(a=1.235nm,c=1.407nm,c/a=1.14),呈伪立方相如图1所示。该六方相与Al_(17)Cr_9结构类似(a=1.291nm,c=1.568nm,c/a=1.21 Pesudo-cubic),但它在结构上要比Al_(17)Cr_9复杂得多。[0001]衍射在强点之间还存有弱点(图1a)。当绕其一轴转     

垂直布里奇曼法生长的Cd_（0.8）Mn_（0.2）Te单晶体中Te沉淀相分析

Cd1-xMnxTe（CdMnTe,CMT）是制备光学隔离器、太阳能电池、x射线和γ射线探测器的优选材料。本实验采用垂直布里奇曼（VB）法成功地生长出Cd0.8Mn0.2Te单晶体。用JEM-3010型高分辨透射电子显微镜（HRTEM）观察了CMT晶体中的纳米级Te沉淀。选区电子衍射得到了Te沉淀与CMT基体两相的合成电子衍射图。计算出单斜Te沉淀的晶胞参数为：a=0.31nm,b=0.79nm,c=0.47nm,β=92.71°。确定了Te沉淀和CMT基体的取向关系为（0 31）Te//（202）CMT,[100]Te//[111]CMT。最后,对Te沉淀（缺陷）的形成原因进行了分析。     

Tl—Ba—Ca—Cu—O体系超导相的会聚束电子衍射研究

在 Philips EM420上,用会聚束电子衍射(CBED)研究转变温度为114K超导材料 TIBaCaCu_3O_(6.5)。发现了两个超导相,属四方晶系。对应超导相的转变温度120K和90K,其点阵参数分别是a=5.47A,c=36.1A和a=5.47A,c=29.7A。点群4/mmm,空间群14/mmm。图a是c=36.1A相的[001]会聚束带轴图。其对称性为4mm,镜面在[100]和<110>方法,{200}和{400}暗场对称性为含一个二次轴的2mm,这意味着存在一个垂直[001]带轴的镜面,因而点群为4/mmm。第一个劳埃环投影到零层衍射位置,第二个劳埃环投影到零层衍射之间,这说明点阵是有心的.空间群是14/mmm。从高阶劳埃环的半径(G),可测得沿带轴方向的周期(H)。C~2=2KH     

Sr2CuO3+x无公度调制结构的高分辨电子显微学研究

锶铜氧超导化合物Sr2CuO3+x有无公度调制结构,Zhang H等人把它当作52a×52a的超结构,对高分辨电子显微像作了平均处理,建立了公度调制近似下的结构模型。本文用高分辨电子显微像解卷处理方法研究了Sr2CuO3+x的无公度调制结构。图1a、b分别为Sr2CuO3+x[001]和[010]电子衍射花样,强衍射斑为主衍射,每个主衍射的周围有卫星衍射,呈二维分布,反映出二维无公度调制结构。根据主衍射测得基本结构属四方晶系,空间群I/4mmm,晶胞参数a0=3·79和c0=12·45。两个调制波矢分别为q1≈0·1966a*+0·1924b*,q2≈-0·1962a*+0·1898b*,调制波矢的方向略…     

大别山榴辉岩中发现的Ti^0、Fe^0和FeTi合金相及其结构的确定

在中国大别山榴辉岩中,发现了金属钛(Ti0)、金属铁(Fe0)和铁钛合金,它们均以石榴石包体的形式产出。经TEM研究测量确定它们分别为:(1)Ti0属四方晶系,a=b=0·4263nm,c=0·2734nm,α=β=γ=900;(2)Fe0属面心立方晶系,a=b=c=0·7839nm,α=β=γ=900;(3)铁钛合金为面心方晶系,a=b=c=0·739nm,α=β=γ=900。钛和铁(特别是Ti0)是化学活泼性极高金属元素,极易与氧、氢、氮和碳等元素形成化合物。这是首次在柯石英榴辉岩中发现金属相组合(自然钛(1)、自然铁和铁钛合金)。在自然界很少见到自然铁和自然钛。特别是自然钛的出现更是罕见。自然铁常…     

安康矿无公度调制结构的研究

安康矿是近年在我国陕西安康发现的一种新矿物,其化学式为Ba_(0.827)(Ti_(5.827)V_(2.294)Cr_(0.053)_(8.174)O_(16)。X射线衍射测定其平均结构属四方晶系,a=10.118A,c=2.956A,空间群为I_4,并发现有沿c方向的一维无公度调制衍射。安康矿晶体结构属柱红石类型,与锰钡矿相类似,而锰钡矿中无公度调制结构的形成通常认为是由Ba原子填充在四方通道所引起的。图1a,b,c是沿安康矿[001]、[100]和[110]带轴的电子衍射图。由此可知安康矿沿c轴方向存在无公度调制结构,其调制波波矢(?)=(?)/2.27。     

YBa_2Cu_3O_(7-x)超导体结构的TEM低温动态研究

高温超导体材料在低温的结构变化,是人们十分关注的一个问题。本文利用透射电镜的低温台,对YBa_2Cu_3O_(7-X)超导体的晶体结构进行了低温动态跟踪观察研究。利用H—800TEM的电子衍射分析和EDAX9100X射线能谱测定,选择组成为YBa_2Cu_3O_(7-X)的正交超导相单晶体,并从电子衍射选择一定取向的晶粒,使用TEM的低温试样支架,用液氮作冷却剂,从150K到300K跟踪固定晶粒,拍摄电子衍射花样。对电子衍射图进行精确测量分析。从[100]电子衍射花样(见图1)计算晶格常数C。图2为晶格常数C随温度的变化曲线。可见在     

Ni（OH）1.4（SO4）0.3纳米带和相关的结构演变

氢氧化镍作为碱性蓄电池的正极活性物质，广泛应用于镍氢、镍镉和镍锌等电池。＋2价氢氧化镍主要有α和β两种晶型。β-Ni（OH）2属于六角晶系（单胞参数为：a=0．313nm，c=0．463nm），其中OH^-为六角密积形成等间距层状结构，氢氧键平行于c轴，Ni^2＋处于层间八面体位置。α-Ni（OH）2晶化程度相对较差，其结构仍属于六角晶系（单胞参数为：a=0．31nm，c=2．268nm），β-Ni（OH）2的层状结构在此仍然保留，但层间却无序的插有水分子及酸根离子，插入酸根离子的种类取决于母溶液。