Германид железа
 Структуры левых и правых кристаллов FeGe (3 презентации, с разным количеством атомов в элементарной ячейке; оранжевые атомы - Ge) | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Германид железа | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
ПабХим CID | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| FeGe | |
| Молярная масса | 128.47 g/mol |
| Структура | |
| Кубический [1] | |
| П2 1 3 (№ 198), сП8 | |
а = 0,4689 нм | |
Формульные единицы ( Z ) | 4 |
| Опасности | |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Силицид железа |
Другие катионы | Германид марганца |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Германид железа FeGe ) — интерметаллическое соединение , германид железа ( . В условиях окружающей среды он кристаллизуется в трех полиморфных модификациях с моноклинной , гексагональной и кубической структурой. Кубический полиморф не имеет центра инверсии , поэтому он спиральный, с правой и левой киральностью . [1]
Магнетизм
[ редактировать ]
FeGe широко изучается из-за его необычных магнитных свойств. Спины электронов в этом материале демонстрируют разное, но регулярное пространственное расположение при разных значениях приложенного магнитного поля. Эти конструкции называются спиральными , скирмионными решетками и коническими. Управлять ими можно не только температурой и магнитным полем, но и электрическим током , а также плотностью тока, необходимой для манипулирования скирмионами (~10 6 Являюсь 2 ) примерно в миллион раз меньше, чем необходимо для перемещения магнитных доменов в традиционных ферромагнетиках. В результате скирмионы имеют потенциальное применение в магнитных запоминающих устройствах сверхвысокой плотности. [2]
Спиральная, коническая и скирмионная структуры не являются уникальными для FeGe; они также обнаружены в MnSi , MnGe и подобных соединениях, но, в отличие от этих материалов, наблюдение закономерностей магнитного упорядочения в FeGe не требует криогенного охлаждения. [2] Недостатком FeGe по сравнению с MnSi является его полиморфизм, препятствующий росту крупных однородных кристаллов. [1]
Синтез
[ редактировать ]Поликристаллический FeGe
[ редактировать ]Поликристаллический FeGe получают путем вакуумно-дугового переплава , искрово-плазменного спекания или высокотемпературной обработки смеси элементарного железа и германия под высоким давлением. Монокристаллы FeGe ок. Из порошка можно вырастить размером 1 мм, используя химическую транспортную реакцию и йод в качестве переносчика. Температура источника поддерживается на уровне 450 °C, а температурный градиент ок. 50 °C в реакционной пробирке в течение 1–2 недель. [3] [4]
тонкая пленка FeGe
[ редактировать ]Пленки FeGe можно эпитаксиально вырастить на Si (111) с помощью МЛЭ. Тонкая пленка FeGe является поликристаллической с поворотом в плоскости ± 30° вокруг оси вне плоскости [111]. [5] Теоретическое моделирование показывает, что тонкая пленка FeGe может содержать фазы скирмионного цилиндра или хирального боббера, которые недавно были отображены на тонкой пленке FeGe толщиной 35 нм в плане с использованием Lorentz STEM/TEM. [5]
Структура
[ редактировать ]Германид железа представляет собой нестехиометрическое соединение , в котором соотношение Ge:Fe часто отклоняется от 1. Fe 2 Ge 3 Соединение представляет собой фазу Новотни, имеющую структуру дымоходной лестницы. Это полупроводник с запрещенной зоной 0,03 эВ. [6]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Лебех, Б; Бернхард, Дж; Фрелтофт, Т. (1989). «Магнитные структуры кубического FeGe, изученные методом малоуглового рассеяния нейтронов». Физический журнал: конденсированное вещество . 1 (35): 6105–6122. Бибкод : 1989JPCM....1.6105L . дои : 10.1088/0953-8984/35/01/010 . S2CID 250793284 .
- ^ Jump up to: а б Нагаоса, Наото; Токура, Ёсинори (2013). «Топологические свойства и динамика магнитных скирмионов». Природные нанотехнологии . 8 (12): 899–911. Бибкод : 2013NatNa...8..899N . дои : 10.1038/nnano.2013.243 . ПМИД 24302027 .
- ^ Хирото, Таканобу; Итак, Ён Ги; Кимура, Каору (2018). «Синтез и термическая стабильность интерметаллических соединений TMGe типа B20 (TM = Mn, Fe и Co), полученных механическим измельчением» . Операции с материалами . 59 (6): 1005–1008. дои : 10.2320/matertrans.M2018016 .
- ^ Берч, Монтана; Кортес-Ортуньо, Д.; Тернбулл, Луизиана; Уилсон, Миннесота; Гросс, Ф.; Трегер, Н.; Лоуренсон, А.; Букин Н.; Муди, Ш.; Вейганд, М.; Шютц, Г.; Попеску, Х.; Фан, Р.; Стедман, П.; Вережак, ЯТ; Балакришнан, Г.; Лаудон, Дж. К.; Твитчетт-Харрисон, AC; Говорка, О.; Фангор, Х.; Огрин, ФЮ; Грефе, Дж.; Хаттон, полиция (2020). «Визуализация замкнутых магнитных скирмионных трубок в реальном космосе» . Природные коммуникации . 11 (1): 1726. arXiv : 1909.04528 . Бибкод : 2020NatCo..11.1726B . дои : 10.1038/s41467-020-15474-8 . ПМЦ 7138844 . ПМИД 32265449 .
- ^ Jump up to: а б Ван, Бинбин; Багес, Нурия; Лю, Тао; Каваками, Роланд К.; МакКомб, Дэвид В. (1 января 2022 г.). «Извлечение слабого магнитного контраста из сложного фонового контраста в тонких пленках FeGe в плане» . Ультрамикроскопия . 232 : 113395. doi : 10.1016/j.ultramic.2021.113395 . ISSN 0304-3991 . ПМИД 34653891 . S2CID 239003196 .
- ^ Верченко Валерий Ю.; Вэй, Чжэн; Цирлин, Александр Александрович; Каллаерт, Кэролин; Еше, Антон; Хадерманн, Шутка; Дикарев Евгений Владимирович; Шевельков, Андрей В. (2017). «Выращивание кристаллов фазы лестницы дымохода Новотны Fe 2 Ge 3 : исследование нового узкозонного полупроводника на основе Fe с многообещающими термоэлектрическими характеристиками». Химия материалов . 29 (23): 9954–9963. doi : 10.1021/acs.chemmater.7b03300 . hdl : 10067/1485310151162165141 . ISSN 0897-4756 .