低維阻挫系統(tǒng)磁性驅(qū)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(zhì)，對發(fā)展基于鐵電-磁性集成效應(yīng)的新型信息存儲處理及磁電器件等技術(shù)具有巨大的應(yīng)用潛力。近些年，由于實(shí)驗(yàn)技術(shù)的改進(jìn)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(jié)構(gòu)的多鐵性材料由于其豐富的物理性質(zhì)和微觀機(jī)制而成為人們研究的焦點(diǎn)。本文針對Choi等人在實(shí)驗(yàn)上合成的具有阻挫結(jié)構(gòu)的Ca3Co2-xMnxO6（x≈0.96，非常接近1）類化合物的性質(zhì)，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(dǎo)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(yán)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(jié)論如下:
　　1.當(dāng)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(qiáng)度及相對介電常數(shù)在零場下隨溫度的變化曲線。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的磁化率在零場下展現(xiàn)了類似于鐵磁伊辛鏈的行為，而磁

3、比熱和相對介電常數(shù)的峰則比較平緩，暗示著自旋的短程有序。極化強(qiáng)度在低溫下展現(xiàn)了相對較大的值，分析了極化強(qiáng)度的產(chǎn)生及在低溫下能夠維持較大值的原因。
　　2.當(dāng)取不同的外磁場時，給出了磁化強(qiáng)度、磁化率、磁比熱、極化強(qiáng)度及相對介電常數(shù)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(qiáng)度、磁化率、磁比熱、極化強(qiáng)度及相對介電常數(shù)的影響。將極化強(qiáng)度在不同外磁場下的行為與實(shí)驗(yàn)上獲得的進(jìn)行了比較，對極化強(qiáng)度在低溫下未出現(xiàn)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(xiàng)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(shù)和Co離子次近鄰交換系數(shù)，考察系統(tǒng)的磁性和鐵電性。發(fā)現(xiàn)Co離子次近鄰交換系數(shù)的改變對系統(tǒng)的磁化強(qiáng)度、磁化率、磁比熱、極化強(qiáng)度及相對介電常數(shù)的影響不是很大，除了導(dǎo)致峰值大小的變化、峰位置的移動外，并無其他行為。而當(dāng)改變Mn離子的次近鄰交換系數(shù)時，從圖中可以明顯的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的磁化率在低溫下展現(xiàn)了復(fù)雜的變化行為，同時