间隙氮对fcc-Co结构、弹性和磁性的影响

近年来，氮掺杂的Co系统在自旋电子学和高密度磁性数据存储器件中的应用引起了人们的广泛关注。尽管如此，关于Co  4N的高压行为和弹性性质的报道却较少，这是因为CoN0.25的生成焓值很高，这限制了利用传统合成路线方法得到样品。因此间隙N原子对充面心立方（face center cubic，fcc）Co的晶体结构、静态压缩特性和磁性等性质的影响值得进一步的探索。
最近，本实验室雷力老师指导的硕士生吴彬彬、张峰等人以NaCoO2和hBN为反应前驱体，在高温高压条件下通过高压固态复分解（HPSSM）反应合成了具有fcc-Co框架结构的钴氮化合物CoNx（x=0.06 ~ 0.07）。对其结构进行表征发现，少量N原子的引入使得高温高压相fcc-Co的晶格被稳定在常温常压下存在，这种稳定效应来源于Co与N之间的共价键。同时，对其高压下结构稳定性研究发现在fcc-Co中加入少量间隙氮原子对弹性性能影响甚微。此外，磁性测量数据表明在钴基体中少量氮的引入会导致矫顽力显著降低。该研究成果已经发表在J. Appl. Phys. 129, 105901 (2021)。

图2 利用不同对称性对XRD图谱精修(a) Pm-3m和(b) Fm-3m
该工作在高压下通过高压固相复分解反应合成钴氮化合物在一定程度上打破传统限制，同时对其结构和性质的研究也有助于进一步理解高压下间隙氮原子对Co的结构和性能的影响。
https://doi.org/10.1063/5.0037917