■  高压氧气氛退火装置在钙钛矿化合物Nd_1-xSr_xNiO₃材料制备中的应用进展

由于平面四边形配位的低价镍氧化物具有跟铜酸盐超导体类似的电子数和轨道杂化特点，因此，自铜氧化物中发现超导电性以来，低价镍氧化物也一直是广大研究人员的研究热点材料之一。尤其，2019年科学家在SrTiO₃衬底上生长的Nd_1-xSr_xNiO₂薄膜中观察到了高达15 K的超导电性，这一报道再次引发了人们对无限层RNiO₂（R=Nd，La）化合物的兴趣。优质RNiO₂相样品的获得对于从实验上研究其物理机理是关重要的前提条件。目前已报道的RNiO2相的制备方法是通过向Nd1-xSrxNiO3中加入还原剂进而还原得到Nd_1-xSr_xNiO₂。然而，从NiO中得到Nd_1-xSr_xNiO₃相需要将Ni²⁺提升Ni^3+x，因此其制备过程中必须要采用高压氧气氛。

近期，美国阿贡国家实验室Bi-Xia Wang等人采用溶胶-凝胶和高压退火结合技术合成了钙钛矿化合物Nd_1-xSr_xNiO₃ (x = 0, 0.1 and 0.2)，文献中所使用的高压退火工艺条件为：烧结温度1000°C， 氧压150-160bar。相关成果已发表在Phys. Rev. Materials（DOI: 10.1103/physrevmaterials.4.084409）。

在该项研究中，作者使用的高压退火装置即为德国ScIDre公司推出的高压氧气氛退火炉，该设备可实现1100°C高温，160bar高压，也可根据用户需求定制更高的温度和压力。同时，该设备也具备多种安全防护机制，可有效保证设备安全运行，是高压晶体生长的料棒前处理和含氧晶体高温退火处理的利器。

德国SciDre 高压氧气氛退火炉装置 

参考文献：

Bi-Xia Wang, Hong Zheng, E. Krivyakina, O. Chmaissem, Pietro Papa Lopes, J. W. Lynn, Leighanne C. Gallington, Y. Ren, S. Rosenkranz, J. F. Mitchell, and D. Phelan, Phys. Rev. Materials, 4, 084409 – Published 21 August 2020.

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Fig. 4: X-ray powder diffraction patterns for samples made from acetates (red) and nitrates (black).  (a) Combusted powders, (b) powders annealed at 800 °C for 12 hours under ambient pressure, and (c) the data annealed at 1000 °C for 12 hours under oxygen pressure of 150 bar. (d) Enlarged view of the region marked by rectangle in (c).

参考文献：

“Synthesis and characterization of bulk Nd_1-xSr_xNiO₂ and Nd_1-xSr_xNiO₃”. Phys. Rev. Materials, 4, 084409 – Published 21 August 2020.

1. (2020)Synthesis and characterization of bulk Nd_1−xSr_xNiO₂ and Nd_1−xSr_xNiO₃ . Phys. Rev. Materials, 4, 084409 – Published 21 August 2020.

美国阿贡国家实验室