磁性弛豫鐵電材料中摻雜及非線性介電響應.pdf

1、磁性弛豫鐵電材料是指在一定溫度范圍內(nèi)同時具有弛豫鐵電性和鐵磁(反鐵磁)序的材料。弛豫鐵電性和磁有序的共存使其存在內(nèi)稟的磁電效應，實驗上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了由于內(nèi)稟磁電耦合導致的介電異常。并且經(jīng)過進一步研究發(fā)現(xiàn)，磁電耦合同樣會導致三階介電常數(shù)的異常，從而為更好的研究弛豫鐵電性提供了很多重要的信息。通過進行摻雜，我們得到了關于這一類材料介電性質(zhì)和磁學性質(zhì)方面新的、有意義的特征。實驗上巨磁電容效應已經(jīng)在摻雜的磁性弛豫鐵電體中發(fā)現(xiàn)，理論研究表明摻雜可以有

2、效地提高磁性弛豫鐵電體的磁電容。 由于這一類材料具有大的磁電容使得其在制造多層電容器、存儲器件、致動器、光電與記憶器件的理想材料方面有廣闊的應用前景。因此對于磁性弛豫鐵電體尤其是摻雜的磁性弛豫鐵電體的研究具有重要的意義，其已成為材料科學和凝聚態(tài)物理研究領域中的前沿課題。 本文對磁性弛豫鐵電材料的研究主要做了以下兩個方面的工作： 1.磁性弛豫鐵電材料中三階靜態(tài)非線性介電響應研究。 對于磁性弛豫鐵電材料靜態(tài)介

3、電性質(zhì)的研究，理論上已經(jīng)做了大量的工作。但三階非線性介電響應卻很少有人研究。對于磁性弛豫鐵電體來說，三階靜態(tài)介電極化率x3的重要性同樣不可忽略，尤其是介電非線性系數(shù)α3，可以用它的行為來區(qū)分正常鐵電性和弛豫鐵電性。此外，還可以根據(jù)介電非線性系數(shù)峰的位置來推斷磁性弛豫鐵電體的凍結(jié)溫度?；赟RBRF模型和Heisenberg模型，并考慮磁電耦合作用，我們發(fā)現(xiàn)與線性介電常數(shù)一樣，X3在磁相變溫度附近同樣出現(xiàn)介電異常現(xiàn)象。與電場不同，外加磁場

4、不會使材料產(chǎn)生從弛豫鐵電性到正常鐵電性的轉(zhuǎn)變，但X3和α3的峰會隨著磁相變溫度和外加磁場的提高向高溫區(qū)域移動，這表明磁可能通過磁電耦合控制著磁性弛豫鐵電材料的凍結(jié)溫度。理論研究能給實驗研究者提供重要的參考價值。 2.摻雜對磁性弛豫鐵電材料磁自旋對關聯(lián)的影響以及磁電容效應的研究。 從摻雜的磁性弛豫鐵電體Cd1-xFexCr2S4出發(fā)，利用SRBRF模型和基于Heisenberg模型的座稀疏模型研究了Fe2+摻雜對磁性弛豫鐵

5、電材料中磁子系統(tǒng)自旋對關聯(lián)以及磁電容的影響。提出了形如()的磁電耦合形式，應用復制理論和平均場近似，得到了Cd1-xFexCr2S4中包含熱平均和結(jié)構(gòu)平均的磁自旋對關聯(lián)《si·sj》及其漲落δ《si·sj》。通過研究《si·sj》及其漲落δ《si·sj》在不同外加磁場下隨溫度的變化關系，我們發(fā)現(xiàn)材料的磁相變溫度Tc和δ《si·sj》都會由于Fe2+摻雜而增加，并且隨著Fe2+濃度的增加，影響更加明顯。由于磁電耦合，摻雜的磁性弛豫鐵電體在