焦餾石受挫體系的結(jié)構(gòu),輸運性質(zhì)及磁性質(zhì)研究.pdf

1、論文的第一章對Ru系焦餾石氧化物A2Ru2O7以及尖晶石型氧化物ZnCr2O4的結(jié)構(gòu)、輸運性質(zhì)、磁性質(zhì)以及其受挫性質(zhì)研究現(xiàn)狀進行了綜述。在A2Ru2O7體系中由于幾何受挫所導致的自旋玻璃特性,而在A位進行Bi的摻雜則會導致體系發(fā)生金屬一絕緣體相變,并對其自旋玻璃磁性產(chǎn)生抑制；而在ZnCr2O4中發(fā)現(xiàn)低溫下可以實現(xiàn)穩(wěn)定的零點能基態(tài),從而引起人們對這類受挫體系基態(tài)的關(guān)注。
　　 論文的第二章,在Eu2Pb2O7中采用Pb對Eu的部分

2、替代,成功制備了Eu2-xPbxRu2O7(x=0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0和1.8)單相樣品,并對其結(jié)構(gòu)、輸運性質(zhì)和磁性質(zhì)進行了系統(tǒng)研究。
　　 (1)結(jié)果發(fā)現(xiàn),出于pb2+(1.20(A))離子半徑大于Eu3+(0.95(A))離子半徑,隨著替代濃度x的增加,樣品的品格常數(shù)單調(diào)增大。(2)通過對其電阻率一溫度關(guān)系的觀測,發(fā)現(xiàn)隨著Pb摻入濃度x的增加,樣品的電阻率急劇減小。并且在x=0.8附近,樣品發(fā)生了金屬

3、-絕緣體(M-I)相變。通過對ρ(T)關(guān)系曲線的分析,發(fā)現(xiàn)在低溫下,x=0.O,0.2,0.4三樣品的電阻率-溫度曲線近似可以用三維變程跳躍導電機制來描述,而這種變程跳躍型電阻-溫度關(guān)系是Mott絕緣體的典型特征。(3)通過對樣品磁化強度-溫度關(guān)系的觀測,發(fā)現(xiàn)在Eu2Pb2O7樣品中,Ru4+局域磁矩在低溫下呈現(xiàn)自旋玻璃結(jié)構(gòu),而局域的Eu3+磁矩在25K附近又形成了長程鐵磁序。pb2+對Eu3+的部分替代,使局域Ru4+磁矩自旋玻璃凍結(jié)

4、溫度TG下降,對Eu3+局域磁矩的長程鐵磁序具有破壞作用。
　　 作者認為:Ru系焦餾石化合物A2Ru2O7的輸運性質(zhì)可以用電荷局域化Mott絕緣體理論來解釋。Pb對Eu的部分替代導致體系發(fā)生金屬-絕緣體(M—I)相變的因為是:在RE2Ru2O7中,Ru4d電子為局域電子,該體系呈現(xiàn)出絕緣體特性。但是當Pb或Bi部分替代了RE后,未滿的Pb或Bi的6p能帶與Ru4d電子的t2g能帶混合,并使其能帶拓寬,當能帶寬度大于臨界值時,體

5、系便呈現(xiàn)金屬特性。同時,由于Eu2Pb2O7在低溫下的自旋玻璃性是出于Ru4d電子磁矩的無規(guī)凍結(jié)而形成,所以當體系內(nèi)摻入Pb后,Ru4d電子的巡游性增強,從而破壞了體系的自旋玻璃特性。
　　 論文第三章,在制備Zn1-XCdXCr2O4(x=0,0.1,0.2)單相樣品的基礎(chǔ)上,研究了ZnCr2O4的磁性質(zhì)及摻雜Cd后對其磁性的影響。
　　 (1)通過對ZnCr2O4樣品在FC和ZFC兩種條件下磁化強度的測量,結(jié)果發(fā)現(xiàn):

6、其磁化率在20K以上隨溫度的下降而升高,100K以上的x(T)曲線可以用居里-外斯定律擬合,擬合所得到的有效Bohr磁矩(3.83μB)同計算所得的Cr3+離子的磁矩(3.83μB)完全相同,居里溫度()CW=-390K。在12K以下,磁化率急劇下降,S-H Lee等人的實驗表明:ZnCr2O4在TN=12.5K附近發(fā)生了反鐵磁相變,體系在12.5K下顯示出長程磁有序。另一方面,通過在不同磁場下進行的磁化強度一溫度測量結(jié)果表明:隨著磁場

7、的增強,TN以上的磁化率無明顯變化,而在TN以下的磁化率逐漸變大,這可能是由于反鐵磁相中的磁疇壁移動所引起的。
　　 (2)通過對摻雜樣品Zn1-xCdxCr2O4的磁化強度-溫度關(guān)系的觀測,結(jié)果發(fā)現(xiàn):摻雜導致體系在低溫下長程磁有序的消失,并且摻雜樣品的XFC和XZFC值在低溫下不相等,顯示出典型的自旋玻璃特性。這表明:Cd的摻入使得體系的無序度增加,使體系在低溫下無法形成長程磁有序。在100K以上,摻雜樣品的X(T)曲線同樣也