鈣鈦礦型過渡族金屬氧化物的物性研究.pdf

1、鈣鈦礦型過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)物理的許多基本問題緊密相關(guān)，例如雜化理論，理解這些問題的微觀機(jī)理的會對凝聚態(tài)物理的發(fā)展起到巨大

2、的推動作用。
　　 本文中我們選取了不同dp雜化程度的鈣鈦礦型過渡金屬氧化物材料為研究對象，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。綜述了鈣鈦礦過渡金屬氧化物材料的歷史與發(fā)展；介紹了鈣鈦礦過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)對鈣鈦礦過渡族金屬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能提高，雜化變強(qiáng)造成的。
　　 我們設(shè)計和對比研究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，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爭引入了再入自旋玻璃態(tài)。由此，我們建立了一個磁相圖。
　　 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。不同摻雜帶來不同的結(jié)果這與