幾種鈣鈦礦型3d過渡金屬氧化物低溫磁性的研究.pdf

1、由于電荷、軌道、自旋和晶格之間的相互耦合以及各種相互作用的競爭，鈣鈦礦型3d過渡族金屬氧化物表現出豐富的電磁性質，給人們展現出電荷有序、磁有序、玻璃態(tài)、金屬-絕緣體轉變、自旋態(tài)轉變等有趣的物理現象。這些不僅在科學研究上而且在實際應用上也具有相當的價值，因而成為現今凝聚態(tài)物理學界的研究熱點。然而，人們基于體系中各種磁性相互作用競爭的理論，對鈣鈦礦型3d過渡金屬氧化物中的奇特磁性行為的認識還不夠深入，許多問題亟待解決，如，典型的自旋玻璃行為

2、是否普遍地存在于三維鈣鈦礦鈷氧化物以及準二維的K2NiF4型鈣鈦礦鈷氧化物中；一些表征手段證實了體系的相分離特性，但在運用相分離理解K2NiF4型鈣鈦礦鈷氧化物性質上還有差異；從相分離觀點出發(fā)探索鈣鈦礦鈷氧化物中的一些新的磁學性質，還有很多值得挖掘的地方；在磁矩的來源僅局限于3d過渡族金屬離子的鈣鈦礦氧化物中，體系不僅表現出磁化翻轉的現象還表現出交換偏置效應，其起源的物理機制以及相應的應用途徑等有待探討。本論文主要圍繞3d過渡族Co、F

3、e、Cr元素的鈣鈦礦氧化物對上述問題進行了研究和分析，具體內容歸納如下：
　　采用相分離模型解釋了三維鈣鈦礦鈷氧化物中自旋玻璃的起源。盡管體系在低溫時釹磁子晶格和鈷磁子晶格之間存在反平行排列，但直流、交流磁化率的測試分析以及弛豫動力學研究表明，Nd0.85Sr0.15CoO3樣品表現出典型的自旋玻璃行為。基于體系中鈷離子之間競爭的磁性相互作用，對樣品中典型的自旋玻璃行為以及交換偏置現象采用相分離模型對其進行了合理的解釋，并根據組態(tài)

4、相空間理論進行了深入的分析。
　　探討了具有K2NiF4型結構的準二維鈣鈦礦La0.7Sr1.3CoO4的磁動力學行為。與三維鈣鈦礦鈷氧化物不同，準二維的La0.7Sr1.3CoO4樣品在高溫時表現出團簇玻璃的特征而在低溫時呈現出類自旋玻璃的行為。在單一化合物中出現兩種不同的玻璃行為以及動力學協作過程，在磁性材料研究中并不常見。這歸結于，在K2NiF4型鈣鈦礦鈷氧化物中除去不同價態(tài)鈷離子之間競爭的磁性相互作用，三價鈷離子自旋態(tài)的轉

5、變還對其動態(tài)相分離起到調制性的作用。
　　研究了Ln0.8Sr1.2CoO4（Ln=La，Nd，Gd）體系的結構與磁性、電輸運之間的關聯。在Sr位引入不同離子半徑的稀土Ln3+離子后，隨著體系中A位平均離子半徑的減小，其晶胞參數逐漸減小，Jahn-Teller畸變增大，同時，體系的鐵磁性被抑制而反鐵磁性逐漸增強。電輸運性質表明體系在整個溫區(qū)具有半導體的特征。相比于相應三維鈣鈦礦鈷氧化物，該體系的電阻率較高，這歸結于體系中Co-O-

6、Co的二維結構以及Co3+離子中間自旋態(tài)的穩(wěn)定。
　　探討了在B位具有兩種不同3d過渡族金屬元素鈣鈦礦氧化物中的磁化翻轉現象以及物理機制。采用高溫固相反應法制備了鈣鈦礦結構的YFe0.5Cr0.5O3樣品，直流磁化強度測試表明該樣品具有磁化翻轉現象，且其補償溫度在目前的報道中較高（Tcomp=248K）。YFe0.5Cr0.5O3體系中的磁化翻轉歸結于單個離子磁各向異性與DM相互作用之間的競爭。同時，樣品還具有正常和反常的磁熱效應