鈣鈦礦型過(guò)渡族金屬氧化物的物性研究.pdf

1、鈣鈦礦型過(guò)渡族金屬氧化物是一種典型強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系材料，由于具有超導(dǎo)電性、龐磁電阻、反?；魻栃?yīng)、大的熱電效應(yīng)、多鐵等奇異物理性質(zhì)，因而被人們廣泛的研究。鈣鈦礦型過(guò)渡族金屬氧化物中電荷、軌道、自旋以及聲子之間的相互作用使得體系呈現(xiàn)出許多有趣的物理現(xiàn)象，例如電荷有序、軌道序、自旋序、玻璃態(tài)、相分離、金屬絕緣體轉(zhuǎn)變、自旋態(tài)轉(zhuǎn)變等。這些有趣物理現(xiàn)象同凝聚態(tài)物理的許多基本問(wèn)題緊密相關(guān)，例如雜化理論，理解這些問(wèn)題的微觀(guān)機(jī)理的會(huì)對(duì)凝聚態(tài)物理的發(fā)展起到巨大

2、的推動(dòng)作用。
　　 本文中我們選取了不同dp雜化程度的鈣鈦礦型過(guò)渡金屬氧化物材料為研究對(duì)象，用高壓和摻雜手段調(diào)制雜化，進(jìn)而研究材料的物理性質(zhì)。首先我們簡(jiǎn)要的回顧了強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系以及各種電子間相互作用的理論和使用范圍。綜述了鈣鈦礦過(guò)渡金屬氧化物材料的歷史與發(fā)展；介紹了鈣鈦礦過(guò)渡金屬氧化物材料的晶體結(jié)構(gòu)，電子結(jié)構(gòu)，氧位移偏移，輸運(yùn)性質(zhì)，有序相和相分離等，并對(duì)這些結(jié)構(gòu)和性質(zhì)作了初步的理論解釋。然后重點(diǎn)對(duì)鈣鈦礦過(guò)渡族金屬Fe氧化物鈷,R

3、u氧化物和Co氧化物物理性質(zhì)作了詳細(xì)的介紹。
　　 我們系統(tǒng)的研究了dp雜化程度較低的La0:5Ba0:5FeO3體系的電荷、自旋和晶格之間相互作用。發(fā)現(xiàn)體系的電磁性質(zhì)與電荷歧化效應(yīng)強(qiáng)烈關(guān)聯(lián)，高壓下體系的磁性結(jié)果表明低溫下Fe3+發(fā)生了自旋態(tài)轉(zhuǎn)變。這是由于壓力使得晶場(chǎng)能提高，雜化變強(qiáng)造成的。
　　 我們?cè)O(shè)計(jì)和對(duì)比研究Sr1-xCaxRu1-xCrxO3和Sr1-xLaxRu1-xCrxO3兩組體系的磁性和輸運(yùn)性質(zhì)。我們找

4、到了雜化強(qiáng)的SrRuO3(4d 電子中唯一具有長(zhǎng)程磁有序材料)體系中唯一的離子摻雜(Cr)使其磁有序升高的原因：體系中的Ru+5-O-Cr+3 超交換鐵磁相互作用。
　　 我們系統(tǒng)的研究了Ti摻雜La0:5Ba0:5Co1-xTixO3體系的磁效應(yīng)。結(jié)果表明體系中兩種Co 離子自旋態(tài)沒(méi)有發(fā)生變化，一直處于中自旋態(tài)。B位引入Ti 離子，撐大了晶格，增加了Co-O 鍵鍵長(zhǎng)，削弱了雙交換相互作用，降低鐵磁溫度。當(dāng)鐵磁相互作用降到某一閾

5、值，體系中出現(xiàn)了反鐵磁相互作用。低溫下鐵磁相互作用和反鐵磁相互作用的競(jìng)爭(zhēng)引入了再入自旋玻璃態(tài)。由此，我們建立了一個(gè)磁相圖。
　　 我們系統(tǒng)的研究了多種離子摻雜鈷氧化物L(fēng)a0:5Ba0:5Co0:9R0:1O3(R=Zn，Cu,Ni，Ru，Ti，and Cr)的磁性。研究表明所有摻雜樣品中兩種Co 離子都處于中自旋態(tài)。對(duì)于，Cu，Zn，Ni，Ti和Ru 離子摻雜，體系的鐵磁溫度都降低了且呈現(xiàn)出復(fù)雜的磁性。不同摻雜帶來(lái)不同的結(jié)果這與