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New layered iron sulfide NaFe1.6S2: synthesis and characterization

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通过高温固相反应法将较小尺寸的碱金属Na插入到了Fe2S2层之间,得到了一个结构新颖的化合物NaFe1.6S2.与同类型的其他化合物都形成四方ThCr2Si2类型结构不一样,NaFe1.6S2形成的是三方CaAl2Si2类型结构,其中含有20％的Fe空位.第一性原理计算表明,NaFe1.6S2形成ThCr2Si2类型结构在能量上是有利的，但是它的声子谱中出现了虚频,因此在动力学上是不稳定的；而实际形成的CaAl2Si2类型结构,虽然能量更高,但在动力学上却是稳定的.这就解释了NaFe1.6S2晶体结构的特殊性.磁学和电学性质测量结果表明NaFe1.6S2是一个反铁磁的窄带隙半导体,Neel温度TN=205 K;即使温度降低到2K,样品也没有出现超导电性.NaFe1.6S2化合物中较多的Fe空位可能是导致其超导电性缺失的其中一个主要原因.作为一个新的化合物,NaFe1.6S2丰富了相关体系化合物的结构,同时对NaFe1.6S2性质的研究有利于加深对相关体系材料结构与物性之间关系的认识。

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