高压下铁的电导率及X射线衍射研究

黄伟军; 崔启良; 毕延; 周强; 邹广田

doi:10.11858/gywlxb.2007.01.007

通知推荐：高压下Fe92.5O2.2S5.3的熔化温度（特约稿件）推荐：透明陶瓷的超高压制备研究进展（特约综述）推荐：氢的高压奇异结构与金属化（特约综述）推荐：第二主族氢化物的高压研究（特约综述）推荐：氢氘物态方程研究进展（特约综述）

高级检索

高压下铁的电导率及X射线衍射研究

黄伟军 , 崔启良 , 毕延 , 周强 , 邹广田

引用本文:

Citation:

高压下铁的电导率及X射线衍射研究

1.
吉林大学超硬材料国家重点实验室，吉林长春 130012；
2.
中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室，四川绵阳 621900

通讯作者: 周强;

Electrical Conductivity and X-Ray Diffraction Study of Iron under High Pressures

1.
National Laboratory of Superhard Materials, Jilin University, Changchun 130012, China;
2.
Laboratory for Shock Wave and Detonation Physics Research, Institute of Fluid Physics, CAEP, Mianyang 621900, China

Corresponding author: ZHOU Qiang

摘要: 用四点电极法及磁控溅射结合光刻集成电极的方法，测量了铁在25 GPa压力下的电阻随压力的变化；用微区X射线衍射仪原位测量了铁在25 GPa压力下晶胞参数随压力的变化关系。实验结果表明，铁在13.7 GPa时发生相变，由体心立方相转变为六方密堆相，在18.1 GPa时相变结束。利用高压下铁的电阻数据，结合X射线衍射结果，推导出铁的电导率随压力的变化关系。
- 铁 /
- 高压电导率 /
- DAC /
- 高压X射线衍射
Abstract: Four electrodes method and the magnetic sputter film deposition technique combined with photolithographic shaping method are used to measure the electrical resistance of iron up to 25 GPa. Furthermore, in-situ high pressure X-ray diffraction experiment was performed for measuring the lattice parameters of iron under high pressures up to 25 GPa. The experimental results indicated that the process of bcc-hcp phase transition of iron initiated at 13.7 GPa and finished at 18.1 GPa. The pressure dependence of electrical conductivity of iron was finally deduced from the resistance data and the X-ray diffraction results.
- iron /
- electrical conductivity /
- DAC high pressure /
- X-ray diffraction

[1]	Anderson O L. The High-Pressure Triple Points of Iron and Their Effects on the Heat Flow from the Earth's Core [J]. J Geophys Res, 1990, 95: 21697-21707.
[2]	Alfe D, Gillan J J, Price G D. The Melting Curve of Iron at the Pressures of the Earth's Core from Ab Initio Calculations [J]. Nature, 1999, 401: 462-464.
[3]	Anderson O L, Isaak D G. Calculated Melting Curves for Phases of Iron [J]. Am Miner, 2000, 85: 376-379.
[4]	Boehler R. High-Pressure Experiments and the Phase Diagram of Lower Mantle and Core Materials [J]. Rev Geophys, 2000, 38: 221-245.
[5]	Hemley R J, Mao H K. In Situ Studies of Iron under Pressure: New Windows on the Earth's Core [J]. Int Geol Rev, 2001, 43: 1-30.
[6]	Mao H K, Bell P M. Electrical Resistivity Measurements of Conductors in the Diamond-Window, High-Pressure Cell [J]. Rev Sci Instrum, 1981, 52: 615-616.
[7]	Sakai N, Kajiwara T, Tsuji K, et al. Electrical Resistance Measurements at High Pressure and Low Temperature Using a Diamond-Anvil Cell [J]. Rev Sci Instrum, 1982, 53: 499-502.
[8]	Reichlin R L. Measuring the Electrical Resistance of Metals to 40 GPa in the Diamond-Anvil Cell [J]. Rev Sci Instrum, 1983, 54: 1674-1677.
[9]	Garg A B, Vijayakumar V, Godwal B K. Electrical Resistance Measurements in a Diamond Anvil Cell to 40 GPa on Ytterbium [J]. Rev Sci Instrum, 2004, 75: 2475-2478.
[10]	Bao Zh X , Tu C S , Anderson J R, et al. Metallic Transitions in Several Kinds of Semiconductors at High Pressure [J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 1996, 10(1): 51-55. (in Chinese)
[11]	鲍忠兴, 杜继舜, Anderson J R, 等. 几种半导体在高压下的金属化相变 [J]. 高压物理学报, 1996, 10(1): 51-55.
[12]	Han Y H, Gao C X, Ma Y Z, et al. Integrated Microcircuit on a Diamond Anvil for High-Pressure Electrical Resistivity Measurement [J]. Appl Phys Lett, 2005, 86: 064104(1)-064104(3).
[13]	Mao H K, Bassett W A, Takahashi T. Effect of Pressure on Crystal Structure and Lattice Parameters of Iron up to 300 kbar [J]. J Appl Phys, 1967, 38: 272-276.
[14]	Mohammad Y, Sahu P Ch, Govinda R K. High-Pressure and High-Temperature Electrical Resistivity of Ferromagnetic Transition Metals: Nickel and Iron [J]. Phys Rev B, 1986, 34: 8086.
[15]	Secco R A, Schloessin H H. The Electrical Resistivity of Solid and Liquid Fe at Pressure up to 7 GPa [J]. J Geophys Res, 1989, 94: 5887.

[1]	李西军 , 龚自正 , 刘福生 , 蔡灵仓 , 经福谦 . 铁高压熔化线的测量熔化机理的影响. 高压物理学报, 2001, 15(3): 221-225 . doi: 10.11858/gywlxb.2001.03.009
[2]	陈良辰 , 王莉君 , 唐东升 , 解思深 , 靳常青 . 高压下碳纳米管的X射线衍射研究. 高压物理学报, 2001, 15(1): 1-4 . doi: 10.11858/gywlxb.2001.01.001
[3]	刘景 . 同步辐射高压衍射技术. 高压物理学报, 2020, 34(5): 050103-1-050103-20. doi: 10.11858/gywlxb.20200586
[4]	王莉君 , 陈良辰 , 车荣钲 , 周镭 , 王积方 . CsBr高压X光研究. 高压物理学报, 1995, 9(2): 139-143 . doi: 10.11858/gywlxb.1995.02.009
[5]	房雷鸣 , 陈喜平 , 谢雷 , 夏元华 , 李昊 , 孙光爱 , 陈波 . 吉帕压力下原位中子衍射技术及其在铁中的应用. 高压物理学报, 2016, 30(1): 1-6. doi: 10.11858/gywlxb.2016.01.001
[6]	甘波 , 李俊 , 蒋刚 , 张友君 . Fe高压熔化线的实验研究进展. 高压物理学报, 2021, 35(6): 060101-1-060101-27. doi: 10.11858/gywlxb.20210859
[7]	王莉君 , 陈良辰 , 李凤英 , 顾惠成 , 周镭 , 车荣钲 . 超高压下CsBr的结构与相变. 高压物理学报, 1998, 12(2): 92-96 . doi: 10.11858/gywlxb.1998.02.003
[8]	张弓木 , 麦文杰 , 李凤英 , 陈良辰 , 刘景 , 禹日成 , 吕天全 , 靳常青 . Ca2CuO3的高压结构性质研究. 高压物理学报, 2002, 16(4): 254-258 . doi: 10.11858/gywlxb.2002.04.003
[9]	陈良辰 , 王莉君 , 顾惠成 , 李凤英 , 周镭 , 车荣钲 , 修立松 . 高压下LiB3O5晶体-非晶体相变的研究. 高压物理学报, 1998, 12(4): 250-253 . doi: 10.11858/gywlxb.1998.04.002
[10]	张剑 , 谢燕武 , 潘跃武 , 焦虎军 , 戴全钦 , 崔启良 , 刘景 , 邹广田 . 铝的等温状态方程. 高压物理学报, 2004, 18(1): 75-77 . doi: 10.11858/gywlxb.2004.01.013
[11]	韩杰 , 邹广田 , 崔田 . Ba3Bi3Ti4NbO18的压致结构相变. 高压物理学报, 1999, 13(1): 34-36 . doi: 10.11858/gywlxb.1999.01.006
[12]	韩杰 , 邹广田 , 崔田 , 刘冰冰 , 潘耀武 , 高春晓 , 杨海滨 . Sr2Bi4Ti5O18的压致结构相变. 高压物理学报, 1998, 12(3): 233-235 . doi: 10.11858/gywlxb.1998.03.012
[13]	毕延 , 谭华 , 经福谦 , 赵敏光 . 冲击压缩下金属的电导率测量. 高压物理学报, 2003, 17(1): 1-7 . doi: 10.11858/gywlxb.2003.01.001
[14]	郭锦良 , 刘福生 , 郝高宇 , 张明建 , 张岱宇 , 薛学东 . 块状密实铁/蓝宝石界面的冲击温度测量. 高压物理学报, 2008, 22(4): 414-418 . doi: 10.11858/gywlxb.2008.04.013
[15]	江锦春 , 李良彬 , 洪时明 , 钟毓茂 , 张欣苑 , 韦建军 . 从碳化硅和铁体系合成金刚石. 高压物理学报, 1997, 11(2): 137-141 . doi: 10.11858/gywlxb.1997.02.010
[16]	王昆 , 肖时芳 , 祝文军 , 陈军 , 胡望宇 . 动态载荷下铁相变的原子模拟研究进展. 高压物理学报, 2021, 35(4): 040110-1-040110-24. doi: 10.11858/gywlxb.20210729
[17]	黄海军 , 蔡灵仓 , 田旭 . 在200 GPa冲击压强下铁是否会发生固-固相变？. 高压物理学报, 2007, 21(2): 205-209 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.015
[18]	崔启良 , 涂宝招 , 潘跃武 , 王成新 , 高春晓 , 张剑 , 刘景 , 邹广田 . 氧化镓的同步辐射研究. 高压物理学报, 2002, 16(2): 81-84 . doi: 10.11858/gywlxb.2002.02.001
[19]	王欣 , 崔启良 , 潘跃武 , 邹广田 , 刘景 . 压力对La0.3Bi0.2Ca0.5MnO3中晶格畸变的影响. 高压物理学报, 2001, 15(1): 60-63 . doi: 10.11858/gywlxb.2001.01.009
[20]	徐丛 , 孙菲 , 杨文革 . 高压对钴酸锂的晶体结构和离子导电率的影响. 高压物理学报, 2017, 31(5): 529-534. doi: 10.11858/gywlxb.2017.05.004

点击查看大图

计量

文章访问数: 14152
阅读全文浏览量: 790
PDF下载量: 998

高压下铁的电导率及X射线衍射研究

通讯作者: 周强;

1. 吉林大学超硬材料国家重点实验室，吉林长春 130012；
2. 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室，四川绵阳 621900

收稿日期: 2006-03-24
录用日期: 2006-10-17
网络出版日期: 2007-03-05

关键词:

摘要: 用四点电极法及磁控溅射结合光刻集成电极的方法，测量了铁在25 GPa压力下的电阻随压力的变化；用微区X射线衍射仪原位测量了铁在25 GPa压力下晶胞参数随压力的变化关系。实验结果表明，铁在13.7 GPa时发生相变，由体心立方相转变为六方密堆相，在18.1 GPa时相变结束。利用高压下铁的电阻数据，结合X射线衍射结果，推导出铁的电导率随压力的变化关系。