磁阻挫多鐵性材料CuFe1-xGaxO2和ErMnO3的單晶生長與低溫物性.pdf

1、多鐵性材料由于在磁電子學、自旋電子學、磁記錄技術(shù)等方面的潛在應用價值而成為凝聚態(tài)物理學研究的熱點。廣義的多鐵性通常指在固體物質(zhì)中磁序和電序之間出現(xiàn)的一種耦合效應。磁阻挫材料通常具有復雜的磁結(jié)構(gòu)相變，其中一些特殊磁序的出現(xiàn)可能會使空間反演對稱性破缺，從而使電序發(fā)生改變。三角晶格CuFeO2和六角的ErMnO3被證實是兩個典型的具有阻挫磁性的單相多鐵性材料，深入研究其復雜的磁性質(zhì)對于我們理解其多鐵性產(chǎn)生的機制是十分重要的。
　　本論文

2、的主要工作是生長出高質(zhì)量的CuFe1-xGaxO2(x=0，0.035，0.08，0.12)和ErMnO3單晶，并通過磁化率、比熱以及熱導率性質(zhì)的表征，對材料的磁性質(zhì)做深入的研究。本論文共有三個章節(jié)，每一章節(jié)的主要內(nèi)容如下:
　　在第一章，我們首先介紹了以自旋-軌道和自旋-晶格耦合為基礎的多鐵性產(chǎn)生機制，然后又分別詳細介紹了有關CuFeO2、 CuFe1-xGaxO2以及ErMnO3的磁性和多鐵性的研究進展。
　　第二章主要

3、介紹了光學浮區(qū)法生長CuFe1-xGaxO2(x=0，0.035，0.08，0.12)單晶的過程與低溫物性的研究。通過在生長初期不斷降低加熱功率，可以有效抑制Fe2O3的還原并最終獲得高質(zhì)量的CuFe1-xGaxO2單晶樣品。通過磁化率表征我們發(fā)現(xiàn)CuFe1-xGaxO2的磁各向異性隨摻雜量的增加而明顯的減弱。比熱測量結(jié)果表明摻雜樣品的低溫比熱要遠大于x=0的樣品，說明摻雜樣品的基態(tài)具有更強烈的磁激發(fā)。作為對比，摻雜樣品的低溫熱導率相比

4、x=0的樣品受到了明顯的抑制，這應該是由于摻雜樣品中磁激發(fā)對聲子有更為強烈的散射效應。而且，x=0和0.035的樣品的κ(T)在磁轉(zhuǎn)變溫度附近都出現(xiàn)了明顯的異常，這是相變處強烈的自旋漲落對聲子的散射造成的。加c方向磁場，x=0的樣品的κ(H)等溫線在磁轉(zhuǎn)變場處出現(xiàn)了臺階式的跳變，x=0.035和0.08的樣品的κ(H）等溫線在磁轉(zhuǎn)變場處也出現(xiàn)了極小值行為。除此之外，x=0，0.035和0.08的樣品的κ(H)等溫線在升降場過程中還出現(xiàn)不

5、可逆行為，不可逆性產(chǎn)生的原因在這里也進行了討論。對于CuFe1-xGaxO2體系，由于強烈的自旋-聲子耦合，熱導率的行為可以很好的反映磁性質(zhì)的變化。
　　在第三章，我們通過磁化強度、比熱以及熱輸運的測量手段對ErMnO3單晶的磁性和磁轉(zhuǎn)變行為進行了研究。磁化強度M(H)顯示，ErMnO3在0.8，12以及28 T處共出現(xiàn)了三次磁轉(zhuǎn)變。零場比熱C（T)在2.2 K處出現(xiàn)了尖峰，對應Er3+的磁轉(zhuǎn)變。低溫熱導率的結(jié)果表明:磁場平行于a