Fe、Cr和Sc摻雜對Ca3Co2O6磁性的調控.pdf

1、過渡金屬氧化物的物理性質一直是凝聚態(tài)物理研究的熱點之一。而準一維自旋系統(tǒng)Ca3(Co,T)2O6(T=過度金屬)由于具有熱電效應和豐富的磁性質而備受人們的關注。本文圍繞T=Fe、Cr和Sc樣品的制備、晶體結構和低溫下的磁性進行了以下幾個方面的研究:
　　(1)采用溶膠-凝膠法和助熔劑法分別制備了多晶樣品Ca3Co2-xFexO6和單晶樣品Ca3Co1.6Fe0.4O6。多晶樣品Ca3Co2-xFexO6的磁化測量數據顯示,H/M曲

2、線在高溫區(qū)遵守居里-外斯定律,而在低溫區(qū)由于短程有序向上偏離居里-外斯定律。隨著x增加到x=0.7,這一特征趨向于消失。同時qp隨之減小,直至為零。這些結果說明自旋鏈內FM相互作用由于Fe摻雜而削弱。x=0.4多晶樣品的ESR譜在順磁區(qū)域沒有異常變化;在T<50K時出現(xiàn)8個超精細結構共振峰,這些峰起源于59Co原子核自旋(I=7/2)在外場作用下的劈裂。獲得的g因子為4.2,遠大于g=2.0,說明體系八面體和三棱柱位置存在強的晶體電場作

3、用。Ca3Co1.6Fe0.4O6單晶樣品的磁化曲線表明Fe摻雜在削弱Ca3Co2O6鏈內FM相互作用的同時也大大削弱了磁各向異性。
　　(2)采用溶膠凝膠法制備了Ca3Co2-xCrxO6多晶樣品。XRD圖譜及晶格常數表明該化合物的晶體結構為斜方六面體結構,Cr的固溶度為x~0.4。磁化測量數據表明,居里-外斯溫度qp、交換常數J和飽和磁化強度都隨x的增大而減小,這些結果表明Cr摻雜降低了自旋鏈內的FM耦合相互作用。