SmTiO3單晶低溫?zé)嵛镄耘c磁性研究.pdf

1、RTiO3(R為三價(jià)的稀土離子)是典型的Mott-Hubbard絕緣體，它的電子構(gòu)型為3d1，與銅氧化物和錳氧化物不同，RTiO3的費(fèi)米面位于t2g帶附近。RTiO3作為理解強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系磁性與軌道耦合的一類重要材料，人們希望通過加深對(duì)它的理解來進(jìn)一步澄清強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)中的軌道、自旋、晶格自由度以及它們之間的耦合。本文主要研究了 RTiO3中處于AFM-FM相邊界的SmTiO3單晶的低溫比熱、熱導(dǎo)、磁性，并通過它揭示了磁場(chǎng)下 t2g系統(tǒng)中自

2、旋有序、軌道有序以及晶格之間耦合的關(guān)系，同時(shí)揭示了 SmTiO3中幾種磁性離子在磁場(chǎng)下的協(xié)同與競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)。
　　首先本文研究了 SmTiO3單晶樣品低溫比熱，發(fā)現(xiàn)隨外加磁場(chǎng)的增加，SmTiO3的?型比熱峰向低溫移動(dòng)，這是外加磁場(chǎng)破壞反鐵磁有序所造成的；SmTiO3的低比熱還表現(xiàn) Schottky比熱異常，這是由于交換場(chǎng)使得 Sm3+離子的雙重簡(jiǎn)并能級(jí)發(fā)生了劈裂，實(shí)驗(yàn)在 NdTiO3中沒有發(fā)現(xiàn) Schottky比熱峰，這可能是由于Nd

3、3+離子的磁矩與Ti3+離子交換場(chǎng)垂直造成的。
　　其次我們沿 SmTiO3單晶易磁化軸(c軸)加磁場(chǎng)，?型比熱峰兩側(cè)出現(xiàn)異常，低溫側(cè)比熱值隨著磁場(chǎng)的增加而增加，這是因?yàn)榇艌?chǎng)促使電子從 t2g帶虛躍遷至 eg帶從而產(chǎn)生比熱貢獻(xiàn)。高場(chǎng)下，?峰右側(cè)出現(xiàn)一個(gè)新峰，本文結(jié)合熱導(dǎo)率研究得出這個(gè)峰是來自軌道有序，磁場(chǎng)將促使軌道相和自旋相分離，其它的RTiO3卻不具有這一特征。本文同時(shí)從 RTiO3中自旋、軌道有序起源入手，揭示了 SmTiO3

4、自旋軌道在磁場(chǎng)下分離的原因：SmTiO3處于AFM-FM相邊界處，R離子半徑接近1.110，并且 SmTiO3中存在著幾乎最大的本征局域氧八面體畸變，本征氧八面體畸變將凍結(jié)住軌道有序，并削弱了由本征自旋軌道超交換作用形成的自旋軌道耦合，這使得 SmTiO3軌道有序和自旋有序在磁場(chǎng)下分離。?A
　　最后，我們研究了 SmTiO3單晶不同方向下的磁性特征。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) a方向出現(xiàn)磁化反轉(zhuǎn)，通過對(duì)比研究得出，這種磁化反轉(zhuǎn)現(xiàn)象是來自單個(gè)離子各