Халькогениды железа вблизи эквиатомного состава: влияние замещения и допирования на структуру и физические свойства

Цель: установление влияния изменений химического состава и соотношения фаз в условиях ограниченной растворимости на формирование сверхпроводящих свойств халькогенидов железа с составом, близким к эквиатомному. На примере впервые синтезированных образцов типа Fe(S, Se,Te) с тройной смесью халькогенов показано, что замещение теллура или селена серой в системах Fe₁,₀₂SeyTe₁₋y₋ₓSₓ и Fe₁,₀₂TeySe₁₋у₋ₓSₓ не приводит к сжатию решетки тетрагональной сверхпроводящей фазы, как это можно было ожидать, исходя из различия ионных радиусов халькогенов. Показано, что наблюдаемые изменения параметров элементарной ячейки сверхпроводящей фазы являются результатом изменения химического состава и объемных долей тетрагональной фазы и фазы со структурой типа NiAs, которая обладает ограниченной растворимостью теллура. Показано, что как допирование образцов Fe₁,₀₂TiₓSe₀,₅Te₀,₅ титаном, так и частичное замещение железа атомами титана в образцах Fe₁,₀₂₌ₓTiₓSe₀,₅Te₀,₅ сопровождается ростом объемной доли гексагональной фазы и приводит к изменениям параметров элементарной ячейки как тетрагональной, так и гексагональной фаз. Обнаружено, что допированный титаном образец Fe₁,₀₂Ti₀,₀₄Se₀,₅Te₀,₅, полученный переплавкой, обладает повышенным значением критического тока в нулевом поле из-за дополнительного пиннинга вихрей на дефектах структуры, вызванных внедрением атомов титана. Установлено, что частичное замещение железа палладием в образцах Fe₁,₀₂₋ₓPdₓSe₀,₅Te₀,₅ приводит к появлению и росту объемной доли 2-й несверхпроводящей фазы с тетрагональной структурой на основе FeSe, наряду с основной сверхпроводящей фазой на основе FeTe, что может быть обусловлено ограниченной растворимостью палладия в основной тетрагональной фазе. Показано, что замещение селена теллуром в системе Fe₇(Se₁₋yTey)₈ приводит из-за ограниченной растворимости теллура к фазовому расслоению и появлению при у > 0,15 сверхпроводящей тетрагональной фазы, наряду с фазами типа NiAs. Установлено, что для всех исследованных систем наблюдается общая тенденция к уменьшению критической температуры Tconset с увеличением параметра кристаллической структуры тетрагональной сверхпроводящей фазы.