4-1 樣品製程
中 央 研 究 院 物 理 所 Dr. Rao 利 用 SiC 加 熱 元 件 熔 爐 製 成 Sr2Y(Ru1-xCux)O6 (x = 0.0、0.1、0.2、0.3 和 0.4) 的單晶樣品。首先將 熔爐溫度升至 1270 ℃並加入晶體原料，以 PbO-PbF2溶液作為溶劑，
共同加熱 10 ~ 12 小時，使原料與溶液均勻混合後，接著以 40 ℃/hr 的降溫速率將熔爐溫度降至溶液的飽和溫度約 1250 ℃。接著在 1250
℃ ~ 1180 ℃溫度區間內使用 0.2 ~ 0.75 ℃/hr 的速率緩慢降溫成長晶 體。將坩鍋倒置，排出多餘的溶液至外坩鍋中，隨後快速地將熔爐回 溫至室溫以得到晶體。
FeSe 單晶樣品由國立交通大學物理所林俊源教授提供，是由 KCl/AlCl3 助熔劑長晶法於石英安瓿製得，其質量為 2.27 mg，並經 由 energy-dispersive X-ray spectroscopy CAMECA SX100 分析其分子 式為 FeSe0.693。
同位素多晶樣品xFeSe0.35Te0.65 (x = 54、56、57) 由日本東京理工 大學 T. Nishio 教授提供，鐵元素使用三種同位素粉末，57Fe (M = 57.00 g/mol，ISOFLEX USA, purity 99.99%)、56Fe (M = 55.85 g/mol，
Showa Chemical Industry, purity 99.9%) 以及 54Fe (M = 54.01 g/mol，
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ISOFLEX USA, purity 99.99%)。一開始先將 Se 與 Te 粉末按照 7：13 的比例放置於 N2環境的容器中研磨並混合之，接著將所得的粉末依 等重量分為兩組，以確保樣品中 Te 的含量一致，隨後分別混以相異 的兩種同位素鐵粉末 (54Fe 與56Fe)，將這兩者壓碇後置於石英真空安 瓿加熱至 700 ℃，24 小時候後製得 S1 (54Fe 和 56Fe)。重複上述步驟 兩次可再得 S2 (56Fe 和 57Fe) 與 S3 (54Fe 和 57Fe) 共三組樣品。
4-2 樣品物性
Sr2YRuO6為單斜晶系，空間群為 P21/n ( No. 14 )，晶格常數 a = 5.7829 Å ，b = 5.7712 Å ，c = 8.1182 Å 及
= 89.75°；圖 4.2.1 是 Sr2YRuO6的結構示意圖，為 Y-O 與 Ru-O 兩種八面體交錯排列而成，晶格中相鄰的 Ru-O 八面體間沒有共享氧離子，而 Y-O 八面體與其相 鄰 的 Ru-O 八 面 體 之 間 則 共 享一 個 氧 原 子 。 相鄰 釕 離子 間 通 過 Ru-O-O-Ru 的連結進行 σ 超交換，Ru-O-Y-O-Ru 的連結則進行 π 超交 換，因釔離子在晶格中不具磁性且於處於電離態，無法提供超交換所 需的可用軌域，因此釔離子在磁性超交換中並沒有像釕離子扮演著重 要的角色[42,43]。x = 0.0 的低溫磁化率數據如圖 4.2.2 至圖 4.2.4，顯 示樣品在 32 K 左右發生自旋玻璃態相轉變，並於 21 K 以下，釕離子 磁矩沿 c 方向轉變為反鐵磁有序。圖 4.2.5 為 x = 0.0 ~ 0.4 樣品的室溫
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個 b - c 平面，並藉由共享四個角落的鐵離子層狀堆疊而成，如圖 4.2.9。由電阻率隨溫度變化的關係圖以及磁化率的量測，FeSe 的超 導相變溫度為 8.8 K，如圖 4.2.10 與圖 4.2.11 所示。低溫電阻率數據 顯示，在 T* = 230 K 附近電阻率不尋常地下降，以及於 TS = 90 K 電 阻率展現異常上升。
室溫下 xFeSe0.35Te0.65 (x = 54、56、57) 屬於四方晶系結構，
56FeSe0.33Te0.67單晶樣品的晶格常數為 a = 3.803 Å ，b = 3.803 Å ，c = 6.118 Å [45]，由於硒離子的離子半徑為 1.98 Å ，碲離子為 2.21 Å ，因 此當 FeSe 摻雜碲離子後，碲離子取代了硒離子原本的位置，使得離 子間的鍵長變長，層與層之間的距離也逐漸增加，換句話說，隨著碲 離子摻雜濃度增加，晶格常數也將隨之增加。另外，我們量測三種不 同鐵同位素樣品的 x 光粉末繞射能譜，發現鐵元素的質量數較大者，
其 (001) 與 (200) 繞射峰的角度均比較小，表示隨著樣品中鐵元素 的重量增加，晶格常數 a
、 b 與 c 均發生縮減，實驗結果如圖 4.2.12
至圖 4.2.14。圖 4.2.15 為三個樣品的零場冷的磁化率數據，54Fe、56Fe、57Fe 三種鐵同位素樣品的超導相變溫度分別為 12.70 K、13.02 K 與 13.12 K。我們計算其鐵的同位素效應指數：
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ln ln
c c Fe
Fe
Fe c Fe
d T T M
d M T M
， (4.2.1) 其值約為-0.56。不符合 BCS 理論預測值+0.5，負的係數表示該系列 超導體不為傳統 BCS 超導體，即 Fe(Se,Te) 超導系統不以聲子做為庫 柏對中電子配對的主要媒介，另有其他機制支配其超導態。53
表 4.2.1 Sr2Y(Ru1-xCux)O6 (x = 0.0 ~ 0.4) 的晶格常數。
x (mol) a(Å ) b (Å ) c(Å )
(o)0 5.7829 5.7712 8.1182 89.75 0.1 5.7703 5.7700 8.1377 90.29 0.2 5.7637 5.7733 8.1897 90.19 0.3 5.7699 5.7637 8.1630 90.28 0.4 5.7626 5.7693 8.1678 90.34
表 4.2.2 Sr2Y(Ru1-xCux)O6 (x = 0.0 ~ 0.5) 的超導相變溫度。
x 0.0 0.1 0.2
Tc (K) 0 21 25
x 0.3 0.4 0.5
Tc (K) 29 30 29
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a
c
b
Y
3+Ru
5+O
2-Sr
2+圖 4.2.1 Sr2YRuO6 結構示意圖[46]。
圖 4.2.2 Sr2YRuO6 磁化率數據[47]。
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圖 4.2.3 Sr2YRuO6 的 ZFC 曲線 10 K ~ 40 K 局部放大圖[47]。
圖 4.2.4 Sr2YRuO6 的 ZFC 曲線 80 K ~ 180 K 局部放大圖[47]。
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圖 4.2.5 Sr2Y(Ru1-xCux)O6 (x = 0.0 ~ 0.4) 的室溫光學電導率數據圖。
圖 4.2.6 Sr2Y(Ru1-xCux)O6 (x = 0.0 ~ 0.4) 的 XRD 數據圖。
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圖 4.2.7 Sr2Y(Ru1-xCux)O6 (x = 0.0 ~ 0.5) 的 ZFC 曲線圖。
圖 4.2.8 不同 Cu 含量的 Sr2Y(Ru1-xCux)O6樣品磁性相圖。
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圖 4.2.9 FeSe 晶格結構示意圖[48]。
圖 4.2.10 FeSe 低溫磁化率數據[49]。
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圖 4.2.11 FeSe 低溫電阻率數據[49]。
圖 4.2.12 xFeSe0.35Te0.65 (x = 54、56、57) x 光粉末繞射能譜。
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圖 4.2.13 x = 54、56、57 的 x 光 (001) 繞射峰。
圖 4.2.14 x = 54、56、57 的 x 光 (200) 繞射峰。
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圖 4.2.15 三種鐵同位素樣品的 ZFC 曲線，插圖為溫度範圍 11.5 K ~ 14.5 K 局部放大圖[50]。
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