低維阻挫系統(tǒng)磁性驅動鐵電性的理論研究.pdf

1、多鐵性材料具有自發(fā)磁電耦合的性質，對發(fā)展基于鐵電-磁性集成效應的新型信息存儲處理及磁電器件等技術具有巨大的應用潛力。近些年，由于實驗技術的改進及理論研究的完善，使人們再一次拾起了對這個古老而又年輕課題的研究興趣，其中具有阻挫結構的多鐵性材料由于其豐富的物理性質和微觀機制而成為人們研究的焦點。本文針對Choi等人在實驗上合成的具有阻挫結構的Ca3Co2-xMnxO6（x≈0.96，非常接近1）類化合物的性質，建立了近鄰為鐵磁交換作用、次近

2、鄰為反鐵磁交換作用具有磁聲耦合的一維彈性伊辛模型，通過理論推導和分析，將晶格振動部分與磁相互作用部分退耦合并用傳遞矩陣方法嚴格求解了表征Ca3Co2-xMnxO6類化合物的磁性和鐵電性的物理量。本文所做工作和得到的主要結論如下:
　　1.當磁場為零時，研究了Ca3CoMnO6類化合物的磁性和鐵電性。獲得了系統(tǒng)的磁化率、磁比熱、極化強度及相對介電常數在零場下隨溫度的變化曲線。發(fā)現系統(tǒng)的磁化率在零場下展現了類似于鐵磁伊辛鏈的行為，而磁

3、比熱和相對介電常數的峰則比較平緩，暗示著自旋的短程有序。極化強度在低溫下展現了相對較大的值，分析了極化強度的產生及在低溫下能夠維持較大值的原因。
　　2.當取不同的外磁場時，給出了磁化強度、磁化率、磁比熱、極化強度及相對介電常數在不同磁場作用下隨溫度的變化曲線。分析了磁場對系統(tǒng)的磁化強度、磁化率、磁比熱、極化強度及相對介電常數的影響。將極化強度在不同外磁場下的行為與實驗上獲得的進行了比較，對極化強度在低溫下未出現的行為給予了解釋，

4、主要由于在目前的工作中沒有考慮鏈間的自旋阻挫和各項異性所致。
　　3.在有外磁場存在的情況下，分別改變Mn離子次近鄰交換系數和Co離子次近鄰交換系數，考察系統(tǒng)的磁性和鐵電性。發(fā)現Co離子次近鄰交換系數的改變對系統(tǒng)的磁化強度、磁化率、磁比熱、極化強度及相對介電常數的影響不是很大，除了導致峰值大小的變化、峰位置的移動外，并無其他行為。而當改變Mn離子的次近鄰交換系數時，從圖中可以明顯的發(fā)現系統(tǒng)的磁化率在低溫下展現了復雜的變化行為，同時