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

1、多鐵性材料由于在磁電子學(xué)、自旋電子學(xué)、磁記錄技術(shù)等方面的潛在應(yīng)用價(jià)值而成為凝聚態(tài)物理學(xué)研究的熱點(diǎn)。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(yīng)。磁阻挫材料通常具有復(fù)雜的磁結(jié)構(gòu)相變，其中一些特殊磁序的出現(xiàn)可能會(huì)使空間反演對(duì)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(shí)是兩個(gè)典型的具有阻挫磁性的單相多鐵性材料，深入研究其復(fù)雜的磁性質(zhì)對(duì)于我們理解其多鐵性產(chǎn)生的機(jī)制是十分重要的。
　　本論文

2、的主要工作是生長(zhǎng)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(dǎo)率性質(zhì)的表征，對(duì)材料的磁性質(zhì)做深入的研究。本論文共有三個(gè)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(chǔ)的多鐵性產(chǎn)生機(jī)制，然后又分別詳細(xì)介紹了有關(guān)CuFeO2、 CuFe1-xGaxO2以及ErMnO3的磁性和多鐵性的研究進(jìn)展。
　　第二章主要

3、介紹了光學(xué)浮區(qū)法生長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)量結(jié)果表明摻雜樣品的低溫比熱要遠(yuǎn)大于x=0的樣品，說明摻雜樣品的基態(tài)具有更強(qiáng)烈的磁激發(fā)。作為對(duì)比，摻雜樣品的低溫?zé)釋?dǎo)率相比

4、x=0的樣品受到了明顯的抑制，這應(yīng)該是由于摻雜樣品中磁激發(fā)對(duì)聲子有更為強(qiáng)烈的散射效應(yīng)。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(qiáng)烈的自旋漲落對(duì)聲子的散射造成的。加c方向磁場(chǎng)，x=0的樣品的κ(H)等溫線在磁轉(zhuǎn)變場(chǎng)處出現(xiàn)了臺(tái)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(chǎng)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(chǎng)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(jìn)行了討論。對(duì)于CuFe1-xGaxO2體系，由于強(qiáng)烈的自旋-聲子耦合，熱導(dǎo)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(qiáng)度、比熱以及熱輸運(yùn)的測(cè)量手段對(duì)ErMnO3單晶的磁性和磁轉(zhuǎn)變行為進(jìn)行了研究。磁化強(qiáng)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(chǎng)比熱C（T)在2.2 K處出現(xiàn)了尖峰，對(duì)應(yīng)Er3+的磁轉(zhuǎn)變。低溫?zé)釋?dǎo)率的結(jié)果表明:磁場(chǎng)平行于a