鈣鈦礦錳氧化物nd0.5ca0.5mn1xfexo3的結(jié)構(gòu)和磁電性質(zhì)研究

1、學(xué)校代碼：1 0 2 2 5學(xué) 號：S 1 3 1 2 3學(xué)位論文鈣鈦礦錳氧化物N d o ．5 C a o ．5 M n l _ x F e x 0 3 的結(jié)構(gòu)和磁電性質(zhì)研究指導(dǎo)教師姓名：申請學(xué)位類別：論文提交日期：授予學(xué)位單位：王爽李玉副教授碩 士2 0 1 3 年4 月東北林業(yè)大學(xué)東北林業(yè)大學(xué)專業(yè)領(lǐng)域： 生物物理論文答辯日期： 2 0 1 3 年6 月1 3 日授予學(xué)位日期： 2 0 1 3 年6 月答辯委員會主席：論文評閱人：素

2、必櫛素大學(xué)摘要摘要凝聚態(tài)物理學(xué)已經(jīng)成為當(dāng)代物理學(xué)中最重要的分支學(xué)科，而鈣鈦礦錳氧化物以其獨(dú)特的物理性質(zhì)和潛在的應(yīng)用前景成為凝聚態(tài)物理強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)的主要研究熱點(diǎn)之一。在研究鈣鈦礦錳氧化物的幾十年中，研究人員建立了很多不同的模型，例如雙交換模型和極化子模型等。但是，由于該體系中存在著強(qiáng)的電荷、自旋、軌道和晶格自由度相互作用，由此產(chǎn)生的一些新奇的物理現(xiàn)象用已有的模型很難完全解釋清楚。所以，對鈣鈦礦錳氧化物體系的研究對整個凝聚態(tài)物理的許多相關(guān)

3、領(lǐng)域的發(fā)展起到極大的促進(jìn)作用。本文以N d o ．5 C a o ．5 ] V [ n 1 ．x F e x 0 3 ( 0 ≤工≤0 ．3 0 ) 體系為研究對象，用固相反應(yīng)法合成了多晶樣品，通過X - r a y 衍射( X R D ) 確定了系列樣品的結(jié)構(gòu)，用物理性質(zhì)測量系統(tǒng)( P P M S ) 對樣品的杯八P —T 、弛日．和p - H 曲線進(jìn)行了測試。X - r a y 衍射圖樣顯示，該系列樣品都是單相正交結(jié)構(gòu)，并且衍射峰的

4、位置隨F e 摻雜量的增加無明顯變化。對M - T 的測試顯示電荷有序?qū)?yīng)的峰隨摻雜量的增加越來越不明顯，表明F e 的摻入破壞了] Ⅵl n 3 + 和M n 4 + 之間的有序排列。系列樣品零場冷卻( z F c ) 和有場冷卻( F C ) 曲線在低溫下出現(xiàn)分叉，表明由于母相中有M n 3 + 和M n 4 + 同時存在，M n 3 + - O ．M n 4 + 形成的雙交換作用與M n 3 + _ O —M n 3 + 形成的超

5、交換作用相互競爭，出現(xiàn)了鐵磁和反鐵磁不均勻團(tuán)簇的共存。測試了2K 下所有樣品的磁滯回線，發(fā)現(xiàn)未摻雜的樣品在9T 的磁場下沒有出現(xiàn)臺階狀交磁相變，磁化強(qiáng)度也沒有達(dá)到飽和，表明該樣品存在著很強(qiáng)的電荷有序( C O 滿；。在工= 0 ．0 2 5 和x = 0 ．0 5 樣品中觀察到了臺階狀變磁相交，由于低溫下樣品處于相分離態(tài)，在外磁場增加的情況下反鐵磁相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F磁相，當(dāng)磁場增加到臨界場廄：時界面效應(yīng)被破壞，鐵磁成分顯著增加，出現(xiàn)了磁化強(qiáng)度的

6、跳變。當(dāng)善≥O ．1 0 時，沒有出現(xiàn)變磁相變現(xiàn)象，說明在低溫下高摻雜可能完全抑制短程電荷／軌道有序，使鐵磁性減弱而反鐵磁性增強(qiáng)。對N d o ．5 C a o ．5 M n o ．9 5 F e o ．0 5 0 3 樣品進(jìn)行了詳細(xì)的研究，測試了該樣品的不同溫度下的磁滯回線。在5K 時已經(jīng)觀察不到臺階狀變磁相變，表明不是所有的反鐵磁( A F M ) 相都轉(zhuǎn)變成為鐵磁口M ) 相。當(dāng)溫度升到4 4K 時，出現(xiàn)了比較明顯的磁滯現(xiàn)象。當(dāng)溫