CN105133004B - 一种USb2单晶的助熔剂生长方法及制备的产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种USb2单晶的助熔剂生长方法及制备的产品，目的在于解决采用常规单晶制备方法难以克服坩埚或模具本身杂质对材料熔体的影响，无法满足USb2单晶制备的需要，且由于铀的高活性、放射性，难以获得高纯度铀化合物单晶的问题。本发明采用铀块、锑块为原料，以其中的锑作为自助熔剂，成功制备出大尺寸的高质量USb2晶体。本发明能大幅降低晶体的生长温度，减小高温熔化时熔液的粘度以及挥发性，更加有利于晶体生长过程中的溶质传输。同时，本发明通过对反应条件的控制，有效避免了USb2单晶生长过程中包裹体的产生，解决了高活性含放射性材料的单晶生长问题，能够生长出大尺寸、毫米量级、具有科研价值的高纯度USb2单晶，具有较高的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及晶体生长领域，尤其是单晶的生长方法，具体为一种USb2单晶的助熔剂生长方法及制备的产品。本发明以锑作为自助熔剂，能够制备出含高活性放射性材料铀的化合物USb2单晶，对于USb2单晶的研究和应用具有重要的意义。
背景技术
由于U 5f电子具有局域和巡游双重特性及其与晶格、自旋、轨道等多自由度的耦合，使得铀化合物表现出纷繁复杂的宏观物理现象，如：非常规超导、非费米液体行为、局域巡游转变、自旋密度波、电荷密度波、量子临界、磁有序和隐藏序等。对这些物理性质的深入理解，需要制备高质量的单晶进行表征，才能获得准确的信息。
USb2具有反-Cu2Sb型晶体结构，空间群为P4/nmm，是四方结构的反铁磁化合物，反铁磁转变温度为203K。其中的电子-声子相互作用、传导电子与f电子杂化、声子与磁子的相互作用，使得物理性质及电子结构具有丰富的物理内涵。因此，制备出USb2单晶，并从实验上获得其本征特性，对于解释其基础物理性能，深入理解f电子特性，推动凝聚态理论不断前行，具有重要的科研意义。
凝聚态物理研究所涉及的单晶材料性质受材料自身的纯度影响较大，而常规的单晶生长方法难以克服坩埚或模具本身杂质对材料熔体的影响。同时，铀的活性很高，极易与其它材料（如氧、氢、水等）发生反应，难以获得高纯度的单晶材料。另外，铀具有放射性，需要特殊的防护环境，才能满足实验条件，这也进一步使得铀化合物单晶生长的难度较大。
因此，目前迫切需要一种的USb2单晶生长方法，以满足其制备的需要。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对采用常规单晶制备方法难以克服坩埚或模具本身杂质对材料熔体的影响，无法满足USb2单晶制备的需要，且由于铀的高活性、放射性，难以获得高纯度铀化合物单晶的问题，提供一种USb2单晶的助熔剂生长方法及制备的产品。本发明采用铀块、锑块为原料，以其中的锑作为自助熔剂，成功制备出大尺寸的高质量USb2晶体。本发明能大幅降低晶体的生长温度，减小高温熔化时熔液的粘度以及挥发性，更加有利于晶体生长过程中的溶质传输。同时，本发明通过对反应条件的控制，有效避免了USb2单晶生长过程中包裹体的产生，解决了高活性含放射性材料的单晶生长问题，能够生长出毫米量级、具有科研价值的高纯度USb2单晶，具有较高的应用价值。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种USb2单晶的助熔剂生长方法，包括如下步骤：
（1）将金属U、金属Sb、坩埚、石英管、石英管密封装置分别放入氩气气氛的手套箱中；
（2）在手套箱中，按配比将金属U、金属Sb放入坩埚中，再将坩埚置于石英管内，然后用石英管密封装置对石英管进行密封连接，使石英管内部与外界气体隔离，得到连接石英管的石英管密封装置；
（3）将连接石英管的石英管密封装置从手套箱内取出，并通过石英管密封装置将石英管内抽真空至1×10-3 Pa~3×10-3 Pa，然后将石英管密封装置的阀门关闭，再将石英管的开口端密封，得单层石英管中间件；
（4）将单层石英管中间件置于第二石英管中，并将装有单层石英管中间件的第二石英管与石英管密封装置装配，通过石英管密封装置将第二石英管内抽真空至1×10-3Pa~3×10-3 Pa后，再将第二石英管的开口端密封，得双层密封石英管；
（5）将双层密封石英管置于晶体生长炉中，升温至1000℃~1050℃，恒温40~60h，使坩埚内经高温加热得到的溶液均化，在坩埚内得到高温溶液；
（6）将步骤5的高温溶液快速降温至900~950℃，完成一次降温，再以1～3℃/h的降温速率二次降温至700℃~750℃，将二次降温后的双层密封石英管快速取出，并置于离心机内进行离心分离；
（7）将步骤6离心分离后的双层密封石英管从离心机内取出，并将石英管破坏，取出坩埚，选出坩埚内的晶体，即可。
所述步骤1中，金属U的纯度为≥99.8wt%，金属Sb的纯度为≥99.9999wt%。
所述步骤1中，手套箱内的氧含量低于10μg/g，水含量低于10μg/g。
所述步骤2中，将金属U、金属Sb按摩尔比1:15~20放入坩埚中。
所述步骤3或步骤4中，用氢氧焰或乙炔焰将石英管的开口端密封。
所述步骤3或步骤4中，通过石英管密封装置将石英管内抽真空至3×10-3 Pa。
所述步骤6中，一次降温的降温速率为100~200℃/h，二次降温的降温速率为1～3℃/h。
所述步骤6中，将双层密封石英管置于离心机内进行离心分离时，离心机的转速为4000转/秒~10000转/秒。
所述步骤7中，取出坩埚后，晶体与助熔剂Sb相互分离，选出坩埚内的晶体，即可。
所述坩埚采用氧化铝材料制备而成。
采用前述方法制备的产品。
针对前述问题，本发明提供一种USb2单晶的助熔剂生长方法及制备的产品。本发明中，首先将坩埚、石英管、石英管密封装置、金属U、金属Sb放入低氧低湿氩气保护气氛的手套箱中。其中，石英管包括第一石英管、第二石英管，第二石英管的管径大于第一石英管，第一石英管能置于第二石英管内；金属U的纯度可以为≥99.9wt%，金属Sb的纯度可以为≥99.9999wt%。然后，在手套箱中，按配比分别称取金属U和金属Sb（金属U、金属Sb的摩尔比为1:15~20），将称取的金属U、金属Sb记为原料，将原料置于第一石英管内，再用石英管密封装置对第一石英管进行密封连接，使第一石英管内部与外界气体隔离（即其是依靠石英管密封装置对第一石英管的开口端进行密封），得到连接第一石英管的石英管密封装置。将该装置从手套箱内取出后，通过石英管密封装置将第一石英管内抽真空，再将石英管密封装置的阀门关闭，使第一石英管内处于真空状态，最后采用氢氧焰或乙炔焰将第一石英管的开口端密封（其是利用高温火焰将石英玻璃管熔断，利用熔融石英的粘接凝固实现真空密封），得单层石英管中间件。将单层石英管中间件置于第二石英管（即更大的石英管）中，再将该第二石英管与石英管密封装置装配，通过石英管密封装置将第二石英管内抽真空，再采用氢氧焰或乙炔焰将第二石英管的开口端密封，得双层密封石英管。
将得到的双层密封石英管置于晶体生长炉中，升温至1000℃~1050℃，恒温40~60h，使坩埚内经高温加热得到的溶液均化，从而在坩埚中得到高温溶液。将得到的高温溶液进行二次降温，首先快速降温至900~950℃，快速降温的速率为100~200℃/h，完成一次降温，再以1～3℃/h的降温速率进行二次降温至700℃。当降温至700℃时，快速取出装有坩埚及高温溶液的双层密封石英管，并置于离心机内进行离心分离，离心分离的转速在4000转/秒以上。取出离心分离的双层密封石英管，并将石英管破碎，取出坩埚，选出坩埚中规则方块的晶体，晶体和助熔剂Sb是分离的。本发明中，石英管密封装置可采用一种用于石英玻璃管高真空封装的装置（公开日：2013.09.04，申请号：CN201320126743.4）或其他的密封装置。
本发明采用铀、锑为原料，以其中的锑作为自助熔剂，在氩气气氛下的手套箱内，将原料按特定比例混合，在真空气氛下加热至1000~1050℃，恒温40~80h，该步骤能够使得溶液充分均化；均化完成后，采用二段降温，先将高温溶液快速降温至900~950℃，再以1～3℃/h的降温速率进行二次降温至700℃，进行晶体生长；最后，在700℃下采用离心分离法将多余助溶剂去除，从而得到高纯度、大尺寸的毫米级的USb2晶体。
本发明通过控制反应环境，有效降低环境中的杂质，从而保证了所生长晶体的纯度。双层石英管密封能完全避免在单晶生长过程中石英管开裂失效而造成原料氧化、单晶生长失败的问题。同时，在加热过程中，Sb形成液体，使U与空气、杂质等环境因素隔离，在进一步升温的过程中，U熔化在金属Sb中，从而为均化提供充分的条件。在二次降温中，一段降温有利于晶种的快速形成，同时缩短晶体生长时间，二段降温则有利于保证单晶的稳定生长，使制备的单晶具有较好的晶形。而在700℃进行离心分离，则能使高温溶液快速与已成单晶分离，并降至室温，有效避免低温晶体的产生，即避免包裹体的产生。本发明通过控制加热温度、二段降温、高温离心分离，最终得到了所需的单晶，有效解决了现有方法制备出USb2单晶的问题。
本发明采用低熔点金属锑作为自助熔剂，同时通过控制单晶的生长方法，能大幅降低晶体的生长温度，减小高温熔化时熔液的粘度及挥发性，更加有利于晶体生长过程中的溶质传输，并有效地避免了包裹体的产生，解决了高活性含放射性材料的单晶生长问题，从而可以稳定地生长出毫米量级、具有科研价值的USb2单晶。
与其它助熔剂方法相比，本发明能够生长高活性放射性材料，并且具有生长温度低、原料配比选择范围大的优点，且坩埚材料对单晶材料污染小，所生长的单晶纯度高，且能在一定程度上抑制自发结晶，从而生长出较大尺寸的、具有研究价值的USb2单晶。同时，本发明成本低廉，设备简单，重现性好，可进行大规模研制，易于推广应用，具有较好的应用前景。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为实施例1生长出的典型USb2单晶尺寸测量图。
图2为实施例1生长出的典型USb2单晶的X射线衍射图
图3为实施例1生长出的典型USb2单晶面的低能电子衍射图。
图4为实施例1生长出的典型USb2单晶（001）面的原子形貌图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
向手套箱中通入氩气，使手套箱中氧气含量低于10μg/g、水含量低于10μg/g。再向手套箱中放入U块、Sb粒、氧化铝陶瓷坩埚、石英管、石英管密封装置，U、Sb的纯度分别为99.8wt%、99.9999wt%。
在氩气手套箱中，将U块、Sb粒一起放入三氧化二铝陶瓷坩埚，金属U、金属Sb的摩尔比为1:15。再将三氧化二铝陶瓷坩埚放入石英管中，用石英管密封装置对石英管进行密封连接，使石英管内部与外界气体隔离，得到连接石英管的石英管密封装置。再将连接石英管的石英管密封装置从手套箱内取出，并通过石英管密封装置将石英管内抽真空至3×10-3Pa，然后将石英管密封装置的阀门关闭，再采用氢氧焰加热石英管将石英管的开口端密封，得单层石英管中间件，即装有氧化铝陶瓷坩埚的密封石英管。其中，三氧化二铝坩埚的内径10mm、外径12mm、深40mm、底厚1mm，坩埚采用纯度高于99%的三氧化二铝坩埚，石英管的内径为13mm、外径为15mm、长为450mm。
再将单层石英管中间件装入更大的第二石英管中，并将装有单层石英管中间件的第二石英管与石英管密封装置装配，通过石英管密封装置将第二石英管内抽真空至3×10-3Pa后，再采用氢氧焰加热第二石英管将其开口端密封，得装有氧化铝陶瓷坩埚和原料的双层密封石英管。其中，第二石英管的内径为16mm、外径为17mm、长为450mm。
将双层密封石英管置于晶体生长炉中，以100℃/小时的速率将体系升温至1050℃，并在该温度下恒温2天左右，使坩埚内经高温加热得到的溶液均化，在坩埚内得到高温溶液。
将均化后的高温溶液快速降温至900℃附近，降温速率为150℃/h，完成一次降温，再以1℃/h的降温速率二次降温至700℃，进行晶体生长。待二次降温完成后，快速取出装有坩埚及高温溶液的双层密封石英管，并置于离心机内进行离心分离，得到反应后的双层密封石英管。
将反应后的双层密封石英管降至室温，并装入手套箱中，将石英管敲碎，并将坩埚取出，即可获得与助熔剂锑相分离的形状规则的USb2单晶，选出坩埚内的晶体。
图1给出了本实施例制备的典型USb2单晶尺寸测量图，经测定：本实施例制备的该典型单晶的尺寸为14×7×1.5mm3。
图2为本实施例生长出的典型USb2单晶的X射线衍射图谱，仅有（001）面簇的衍射峰。图3为本实施例生长出的典型USb2单晶经高真空解理后获得的低能电子衍射图。在低能电子衍射实验中，只有单晶才能形成较为明锐的衍射斑点。图4为本实施例生长出的典型USb2单晶经高真空解理后采用扫描隧道显微镜获得的原子形貌图。图2、图3及图4的结果表明：本实施例制备的晶体为单晶，实现了发明目的。
实施例2
向手套箱中通入氩气，使手套箱处于低氧低湿氩气气氛。再向手套箱中放入U块、Sb粒、氧化铝陶瓷坩埚、石英管、石英管密封装置，U、Sb的纯度分别为99.8wt%、99.9999wt%。
在氩气手套箱中，将U块、Sb粒一起放入三氧化二铝陶瓷坩埚，金属U、金属Sb的摩尔比为1:20。再将三氧化二铝陶瓷坩埚放入石英管中，用石英管密封装置对石英管进行密封连接，使石英管内部与外界气体隔离，得到连接石英管的石英管密封装置。再将连接石英管的石英管密封装置从手套箱内取出，并通过石英管密封装置将石英管内抽真空至2×10-3Pa，然后将石英管密封装置的阀门关闭，再采用乙炔焰加热石英管将石英管的开口端密封，得单层石英管中间件，即装有氧化铝陶瓷坩埚的密封石英管。其中，三氧化二铝坩埚的内径10mm、外径12mm、深40mm、底厚1mm，坩埚采用纯度高于99%的三氧化二铝坩埚，石英管的内径为13mm、外径为15mm、长为450mm。
再将单层石英管中间件装入更大的第二石英管中，并将装有单层石英管中间件的第二石英管与石英管密封装置装配，通过石英管密封装置将第二石英管内抽真空至2×10-3Pa后，再采用乙炔焰加热第二石英管将其开口端密封，得装有氧化铝陶瓷坩埚和原料的双层密封石英管。其中，第二石英管的内径为16mm、外径为17mm、长为450mm。
将双层密封石英管置于晶体生长炉中，以200℃/小时的速率将体系升温至1050℃，并在该温度下恒温50h，在坩埚内得到均化的高温溶液。
将均化后的高温溶液快速降温至950℃附近，降温速率为100℃/h，完成一次降温，再以1.5℃/h的降温速率二次降温至700℃，进行晶体生长。待二次降温完成后，快速取出装有坩埚及高温溶液的双层密封石英管，并置于离心机内进行离心分离，离心机的转速为4000转/秒，得到反应后的双层密封石英管。
将反应后的双层密封石英管降至室温，并装入手套箱中，将石英管敲碎，并将坩埚取出，即可获得与助熔剂锑相分离的形状规则的USb2单晶，选出坩埚内的晶体。
经测定，本实施例制备的晶体仅有（001）面簇的衍射峰，且其低能电子衍射图有明锐的衍射斑点，该晶体为USb2单晶。
实施例3
向手套箱中通入氩气，使手套箱中氧气含量低于10μg/g、水含量低于10μg/g。再向手套箱中放入U块、Sb粒、氧化铝陶瓷坩埚、石英管、石英管密封装置，U、Sb的纯度分别为99.8wt%、99.9999wt%。
在氩气手套箱中，将U块、Sb粒一起放入三氧化二铝陶瓷坩埚，金属U、金属Sb的摩尔比为1:18。再将三氧化二铝陶瓷坩埚放入石英管中，用石英管密封装置对石英管进行密封连接，使石英管内部与外界气体隔离，得到连接石英管的石英管密封装置。再将连接石英管的石英管密封装置从手套箱内取出，并通过石英管密封装置将石英管内抽真空至3×10-3Pa，然后将石英管密封装置的阀门关闭，再采用乙炔焰加热石英管将石英管的开口端密封，得单层石英管中间件，即装有氧化铝陶瓷坩埚的密封石英管。其中，三氧化二铝坩埚的内径10mm、外径12mm、深40mm、底厚1mm，坩埚采用纯度高于99%的三氧化二铝坩埚，石英管的内径为13mm、外径为15mm、长为450mm。
再将单层石英管中间件装入更大的第二石英管中，并将装有单层石英管中间件的第二石英管与石英管密封装置装配，通过石英管密封装置将第二石英管内抽真空至3×10-3Pa后，再采用乙炔焰加热第二石英管将其开口端密封，得装有氧化铝陶瓷坩埚和原料的双层密封石英管。其中，第二石英管的内径为16mm、外径为17mm、长为450mm。
将双层密封石英管置于晶体生长炉中，升温至1020℃，并在该1020℃下恒温60h，使坩埚内经高温加热得到的溶液均化，在坩埚内得到高温溶液。
将均化后的高温溶液快速降温至900℃附近，降温速率为100℃/h，完成一次降温，再以2℃/h的降温速率二次降温至720℃，进行晶体生长。待二次降温完成后，快速取出装有坩埚及高温溶液的双层密封石英管，并置于离心机内进行离心分离，离心机的转速为6000转/秒，得到反应后的双层密封石英管。
将反应后的双层密封石英管降至室温，并装入手套箱中，将石英管敲碎，并将坩埚取出，即可获得与助熔剂锑相分离的形状规则的USb2单晶，选出坩埚内的晶体。
经测定，本实施例制备的晶体仅有（001）面簇的衍射峰，且其低能电子衍射图有明锐的衍射斑点，该晶体为USb2单晶。
实施例4
向手套箱中通入氩气，使手套箱中氧气含量低于10μg/g、水含量低于10μg/g。再向手套箱中放入U块、Sb粒、氧化铝陶瓷坩埚、石英管、石英管密封装置，U、Sb的纯度分别为99.8wt%、99.9999wt%。
在氩气手套箱中，将U块、Sb粒一起放入三氧化二铝陶瓷坩埚，金属U、金属Sb的摩尔比为1:16。再将三氧化二铝陶瓷坩埚放入石英管中，用石英管密封装置对石英管进行密封连接，使石英管内部与外界气体隔离，得到连接石英管的石英管密封装置。再将连接石英管的石英管密封装置从手套箱内取出，并通过石英管密封装置将石英管内抽真空至1×10-3Pa，然后将石英管密封装置的阀门关闭，再采用氢氧焰加热石英管将石英管的开口端密封，得单层石英管中间件，即装有氧化铝陶瓷坩埚的密封石英管。其中，三氧化二铝坩埚的内径10mm、外径12mm、深40mm、底厚1mm，坩埚采用纯度高于99%的三氧化二铝坩埚，石英管的内径为13mm、外径为15mm、长为450mm。
再将单层石英管中间件装入更大的第二石英管中，并将装有单层石英管中间件的第二石英管与石英管密封装置装配，通过石英管密封装置将第二石英管内抽真空至1×10-3Pa后，再采用氢氧焰加热第二石英管将其开口端密封，得装有氧化铝陶瓷坩埚和原料的双层密封石英管。其中，第二石英管的内径为16mm、外径为17mm、长为450mm。
将双层密封石英管置于晶体生长炉中，以200℃/小时的速率将体系升温至1020℃，并在该温度下恒温2天左右，使坩埚内经高温加热得到的溶液均化，在坩埚内得到高温溶液。
将均化后的高温溶液快速降温至920℃附近，降温速率为100℃/h，完成一次降温，再以1℃/h的降温速率二次降温至700℃，进行晶体生长。待二次降温完成后，快速取出装有坩埚及高温溶液的双层密封石英管，并置于离心机内进行离心分离，得到反应后的双层密封石英管。
将反应后的双层密封石英管降至室温，并装入手套箱中，将石英管敲碎，并将坩埚取出，即可获得与助熔剂锑相分离的形状规则的USb2单晶，选出坩埚内的晶体。
经测定，本实施例制备的晶体仅有（001）面簇的衍射峰，且其低能电子衍射图有明锐的衍射斑点，该晶体为USb2单晶。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (6)
1.一种USb2单晶的助熔剂生长方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将金属U、金属Sb、坩埚、石英管、石英管密封装置分别放入氩气气氛的手套箱中；
（2）在手套箱中，按配比将金属U、金属Sb放入坩埚中，再将坩埚置于石英管内，然后用石英管密封装置对石英管进行密封连接，使石英管内部与外界气体隔离，得到连接石英管的石英管密封装置；
（3）将连接石英管的石英管密封装置从手套箱内取出，并通过石英管密封装置将石英管内抽真空至1×10-3 Pa~3×10-3 Pa，然后将石英管密封装置的阀门关闭，再将石英管的开口端密封，得单层石英管中间件；
（4）将单层石英管中间件置于第二石英管中，并将装有单层石英管中间件的第二石英管与石英管密封装置装配，通过石英管密封装置将第二石英管内抽真空至1×10-3 Pa~3×10-3 Pa后，再将第二石英管的开口端密封，得双层密封石英管；
（5）将双层密封石英管置于晶体生长炉中，升温至1000℃~1050℃，恒温40~60h，使坩埚内经高温加热得到的溶液均化，在坩埚内得到高温溶液；
（6）将步骤5的高温溶液快速降温至900~950℃，完成一次降温，再以1～3℃/h的降温速率二次降温至700℃~750℃，将二次降温后的双层密封石英管快速取出，并置于离心机内进行离心分离；
（7）将步骤6离心分离后的双层密封石英管从离心机内取出，并将石英管破坏，取出坩埚，选出坩埚内的晶体，即可；
所述步骤2中，将金属U、金属Sb按摩尔比1:15~20放入坩埚中；
所述步骤3或步骤4中，用氢氧焰或乙炔焰将石英管的开口端密封；
所述步骤6中，一次降温的降温速率为100~200℃/h，二次降温的降温速率为1～3℃/h。
2.根据权利要求1所述USb2单晶的助熔剂生长方法，其特征在于，所述步骤1中，金属U的纯度为≥99.8wt%，金属Sb的纯度为≥99.9999wt%。
3.根据权利要求1所述USb2单晶的助熔剂生长方法，其特征在于，所述步骤3或步骤4中，通过石英管密封装置将石英管内抽真空至3×10-3 Pa。
4.根据权利要求1所述USb2单晶的助熔剂生长方法，其特征在于，所述步骤6中，将双层密封石英管置于离心机内进行离心分离时，离心机的转速为4000转/秒~10000转/秒。
5.根据权利要求1-4任一项所述USb2单晶的助熔剂生长方法，其特征在于，所述坩埚采用氧化铝材料制备而成。
6.采用权利要求1-5任一项所述方法制备的产品。
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| Cylindrical Fermi surfaces formed by a fiat magnetic Brillouin zone in uranium dipnictides;D. Aoki et al.;《Philosophical Magazine Part B》;20001231;第80卷(第8期);第1517-1544页 * |
| Effect of electronic correlations on the quasiparticle dispersion of USb2;Xiaodong Yang et al.;《Journal of Physics：Conference Series》;20101231;第200卷;第012164页 * |
| Quest for Band Renormalization and Self-Energy in Correlated f-Electron Systems;T. Durakiewicz et al.;《ACTA PHYSICA POLONICA A》;20101231;第117卷(第2期);第257-260页 * |
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