一些稀土过渡金属钙钛矿氧化物系统的磁行为

一些稀土过渡金属钙钛矿氧化物系统的磁行为

一、Magnetic Behavior of Some Rare-Earth Transition-Metal Perovskite Oxide Systems(论文文献综述)

樊利国[1](2021)在《RCrO3(R=Ce,Pr,Tb,Tm,Lu)体系中磁及(磁)介电性能研究》文中提出钙钛矿型化合物由于其新颖的物理性能和在传感器、催化剂、数据存储、磁电耦合器等方面的应用,成为近些年的研究热点。本文以稀土铬氧化物RCr O3(R=Ce,Pr,Tb,Tm,Lu)为研究对象,对体系的晶体结构、磁性能和(磁)介电性能进行了详细分析,主要研究内容及结论如下:本文采用固相法对Tm Cr O3和Lu Cr O3进行制备,利用溶胶凝胶法制备Pr Cr O3和Tb Cr O3样品,通过燃烧合成工艺制备出Ce Cr O3样品。样品的XRD数据与标准PDF卡片一一对应,能谱数据表明样品中没有杂质,且不同区域的原子百分比R:Cr:O~1:1:3,表明所制备的样品为单相多晶样品。在磁性方面,该体系的高温顺磁段遵循居里-外斯定律。奈尔温度(TN)随着稀土离子半径的增大而增大,说明TN与R3+是否具有磁性没有必然联系,可能与该体系的晶格畸变有关。场冷模式下,Ce Cr O3和Tm Cr O3出现的磁化反转是由Ce/Tm和Cr磁子晶格之间的竞争性相互作用导致的。样品在低温下出现的自旋重取向与磁结构转变有关。该体系的介电温谱都表现出介电色散和巨介电常数特征,介电损耗峰位随频率的移动表明样品存在热激活驰豫,其中较低温下的介电弛豫是由于样品中的氧空位引起的,较高温下的介电弛豫源于麦克斯韦-瓦格纳驰豫。电导率随温度升高而下降表明样品的半导体性质,根据拟合出的s参数值,判断出该体系的传导机制模型为关联势垒跳跃和非重叠小极化子隧穿。复阻抗谱表明样品的介电弛豫由晶界和晶粒驰豫共同作用。根据晶界电阻与温度的关系曲线分析出样品的晶界电阻与载流子的迁移率和浓度有关。在Ce Cr O3和Tm Cr O3样品中,低温下的介电温谱出现介电异常峰,且不随频率移动,这应该源于样品的铁电极化。交流磁化率以及磁场下的介电温谱数据的研究结果表明,该介电异常峰源于磁序诱导的铁电极化。

宋京华[2](2021)在《过渡金属氧化物异质结的界面耦合效应及其电调控》文中进行了进一步梳理过渡金属氧化物作为典型的电子强关联体系,其自旋、轨道、电荷和晶格等多个自由度存在着强烈的竞争耦合相互作用,已经展示出一系列重要的物理效应和现象,如巨磁电阻效应、高温超导效应、电荷有序和轨道有序现象等,是氧化物电子学领域研究的热点材料。将两种或多种不同过渡金属氧化物组合而构成的异质界面,能够导致层间耦合效应、量子尺寸效应、界面轨道/电荷重整效应等丰富的物理现象,是获得新结构、新物态的重要途径。然而考虑到晶体结构和对称性的匹配,以往关于复杂氧化物超晶格/多层膜的研究往往集中在钙钛矿/钙钛矿结构的组合中。钙铁石结构是钙钛矿氧化物的一种衍生结构。它由氧八面体层与氧四面体层交替堆垛而成的晶体学超结构,给出了原子有序的一维氧空位通道,使之成为优异的离子导体、氧分离膜和催化剂。特别地,一些钙铁石结构氧化物具有反铁磁序,这为界面自旋结构设计提供了新空间。本文系统地研究了不同取向和不同材质衬底上钙铁石结构钴氧化物薄膜外延生长的规律,设计、制备了高质量的钙钛矿结构锰氧化物La2/3Sr1/3Mn O3(LSMO)和钙铁石结构Sr Co O2.5(SCO2.5)或钙钛矿结构La0.8Sr0.2Co O3(LSCO)的异质结构,并在其中发现了异常的界面磁各向异性。进一步地,基于离子液体电调控技术对异质结中钴氧化物层拓扑相结构或离子价态的有序调控,我们成功实现了对异质结磁各向异性以及界面交换耦合的可逆电场调控,给出了一种新颖高效的“电控磁”方案。本文取得的主要创新性成果包括:1.利用脉冲激光沉积技术,我们在(001)、(110)和(111)三种晶向的Sr Ti O3(STO)和(La Al O3)0.3(Sr2Al Ta O6)0.7(LSAT)衬底上外延生长了高质量的钙铁石相SCO2.5薄膜。利用原子力显微镜、X射线衍射以及倒易空间图等方法,我们系统地研究了不同晶格取向和不同衬底应力情况中钙铁石薄膜的表面形貌特征、结构有序度以及超结构方向的规律。我们发现,不同于(001)晶向衬底上SCO2.5薄膜Co O6和Co O4面堆叠(超结构)方向沿着与衬底表面垂直方向的单一畴结构,(110)和(111)取向SCO2.5薄膜均出现了的多畴结构。其中,(110)取向薄膜具有超结构方向取[100]或[010]轴向的两重畴结构,而(111)取向薄膜具有超结构方向取[100]或[010]或[001]轴向的三重畴结构。此外,(110)取向SCO2.5薄膜在面内[110]和[001]两个方向上强烈的结构各向异性,能够导致相应的电子或离子输运各向异性。特别地,我们还发现了(110)取向钙铁石SCO2.5薄膜的结构有序度可以通过外电场驱动氧离子的定向迁移实现在有序和无序状态之间的反复切换。在这个过程中,薄膜表面形貌、晶体结构以及各向异性电子输运都会发生相应变化。这项工作展示出利用钙铁石材料中氧离子迁移的选择性设计开发新功能氧化物电子器件的可能性。2.我们成功地在(110)取向LSAT衬底(LSAT(110))上制备了具有钙铁石/钙钛矿界面的高质量SCO2.5/LSMO双层膜异质结,并在其中并发现了一系列由于异质界面对称性失配导致的新奇物理效应。我们发现,不同于LSMO/LSAT(110)单层膜中沿着[001]方向的磁易轴取向,由于钙铁石/钙钛矿特殊的界面耦合效应的存在,SCO2.5/LSMO/LSAT(110)双层膜中LSMO层的磁易轴方向转动至了[110]方向。更重要的是,在离子液体电调控作用下,随着异质结中上层SCOx薄膜在SCO3相和SCO2.5相之间反复转变,异质结中下层LSMO薄膜的磁易轴方向将同步地在面内发生90°的可逆转动。计算表明电场对磁各向异性能的调控幅度高达3.41×105 erg/cm3。利用X射线线性二色谱(XLD),我们证明了LSMO磁各向异性的改变来源于界面处Mn离子eg能级电子轨道占据态的变化:钙铁石/钙钛矿界面的SCO2.5/LSMO异质结中电子的优先占据轨道为d3z2-r2,而钙钛矿/钙钛矿界面的SCO3/LSMO异质结中电子的优先占据轨道为dx2-y2。这项工作展示了一种新的氧化物薄膜自旋结构设计及调控方法,即可以在不影响薄膜自身结构或化学成分的条件下,通过调控异质界面中另一层的相结构,改变了界面耦合状态,从而实现对此薄膜自旋态的大幅度调控。3.我们成功地在(001)取向LSAT衬底(LSAT(001))上制备了具有钙钛矿/钙钛矿界面的高质量LSCO/LSMO双层膜异质结,并在其中观察到由钴氧化物/锰氧化物界面电荷转移效应导致的反常强垂直磁各向异性现象,同时实现了对这种反常强垂直磁各向异性的高效电场调控。我们发现,厚度较薄(<8 nm)的LSMO/LSAT(001)单层膜通常具有典型的面内磁各向异性。而在LSMO单层膜顶部生长LSCO覆盖层之后,LSCO/LSMO/LSAT(001)双层膜中同等厚度的LSMO层相对于单层膜样品获得了反常的垂直磁各向异性。经X射线吸收谱(XAS)、XLD等谱学分析手段证实,LSCO/LSMO界面存在着由Mn3+向Co3+发生电荷转移的过程。这种电荷转移源于界面附近Co、Mn离子d3z2-r2轨道通过O离子2pz轨道的耦合,并且会导致界面出现基于Co2+-Mn4+模式的铁磁交换耦合作用,以及能量更低键合轨道的形成。而低能量键合轨道的出现造成钴氧化物/锰氧化物界面的电子轨道占据态发生变化,使得自旋取向转至面外方向。进一步地,我们利用离子液体电调控技术对上层LSCO薄膜中Co离子价态进行精确调控,发现在正负电压驱使下,LSMO层的磁易轴可在面外、面内两个取向之间发生可逆转动,同时异质结界面的交换偏置效应也在铁磁耦合、反铁磁耦合之间反复切换。XAS结果清楚地显示在正(或负)向电场作用下界面Co离子价态会降低(或升高)。Co离子价态的变化将影响LSCO/LSMO界面电荷转移过程,进而导致界面处Co离子、Mn离子eg电子轨道占据态和自旋取向发生改变,并最终在宏观上展现出磁易轴和交换偏置效应的变化。这项工作展示了基于电场调控氧化物界面电荷转移过程实现人工设计界面自旋结构和磁耦合的可行性。

苏磊[3](2021)在《钙钛矿氧化物RFe1-xMnxO3和RBaCuFeO5结构、磁性和磁热效应》文中研究说明钙钛矿结构氧化物是一种用途非常广泛的陶瓷材料,它们本身拥有一些有趣的化学和物理性质。钙钛矿RFe1-xMnxO3(R=稀土元素)材料由于稀土离子和Fe/Mn离子之间复杂的磁相互作用而使他们赢得了更多的关注。最近这些年,对这一系列材料多晶或单晶的研究主要涉及磁结构变化及自旋重取向、铁电性和磁介电效应等几个方面。而对于某些稀土元素的自旋重取向和磁热效应仍值得深入研究。本论文中的一部分内容主要围绕单钙钛矿氧化物RFe1-xMnxO3(R=Gd,Tb,Dy,Ho和Tm)的磁相变和磁热效应。此外,存在氧缺陷的双钙钛矿氧化物YBaCuFeO5作为第二类多铁性化合物,由于它特殊的螺旋磁结构会在相对高的温度下出现电极化。所以,进一步提高这一转变温度仍是非常有意义的。本论文中的另一部分内容致力于在YBaCuFeO5材料中用少量的Ca离子替代Ba离子和稀土Gd离子和Ho离子替换Y离子,研究掺杂对它们的转变温度、介电性质和磁热效应的影响。期望在发挥材料自身优势的同时,深入挖掘其新的物理现象以实现材料在技术应用上的多功能性。本论文的主要创新性发现分为以下三点:1、通过对高质量GdFe1-xMnxO3(0≤x≤0.3)单晶不同方向热磁曲线的测量发现,与母体氧化物GdFeO3相比,具有较大磁各向异性的Mn3+离子引入,打破了原本磁相互作用之间的平衡,当Mn掺杂量为0.2时,在温度~150 K时出现从Γ4到Γ1的自旋重取向转变。而且,这一转变温度随着Mn掺杂含量的进一步增加到0.3时,提高到220 K,自旋重取向转变温度在10 kOe的磁场下也始终保持稳定。对低温磁热效应的研究发现,当施加外磁场为70 kOe时,虽然Mn的引入使GdFe0.7Mn0.3O3的最大磁熵变值略低于GdFeO3,但是在70 kOe的磁场下也高达34.2 J/kg K。所以GdFe0.7Mn0.3O3单晶可以成为既具有较高磁相变温度,又在极低温下有较大磁熵变的多功能材料。2、基于上面的研究结果,Mn离子掺杂的正铁氧体中的自旋重取向温度可以通过调节Mn离子含量进行调控。当重稀土离子R=Gd,Tb,Dy和Ho时,两端的母体材料RMnO3和RFeO3具有相同的晶格结构。研究表明RFe0.5Mn0.5O3(R=Gd,Tb,Dy和Ho)这四种钙钛矿氧化物晶格对称性均为正交结构。实验中发现,所有样品的反铁磁有序温度都接近室温。与此同时,除Ho Fe0.5Mn0.5O3以外的三种化合物在室温附近也表现出自旋重取向行为。随后我们对RFe0.5Mn0.5O3(R=Gd,Tb,Dy和Ho)的低温磁熵变进行计算,得到四个氧化物在70 kOe的磁场中的最大熵变值分别为23.3 J/kg K,9.3 J/kg K,9.5 J/kg K和12.6 J/kg K。而对于Tm FeO3和Tm MnO3分别为正交结构和六角结构,我们进一步研究了Mn离子掺杂对Tm FeO3多晶晶格结构、磁性质和低温磁热效应的影响。通过X射线粉末衍射技术证明了Mn离子掺杂未改变Tm FeO3的晶格结构。对掺杂后磁性质的研究发现,在Fe位置逐渐引入Mn离子可以有效的调节Tm FeO3的磁相变。主要体现在自旋重取向温度区域从Tm FeO3样品原来的90.3 K-73.2 K的温度区间变为Tm Fe0.7Mn0.3O3样品的180.0 K-156.0 K温度区间。此外,在70 kOe的磁场下,计算得到Tm Fe1-xMnxO3(x≤0.3)样品的最大磁熵变值分别为6.29 J/kg K,6.56 J/kg K,6.79 J/kg K和7.22 J/kg K。我们的实验结果可以为RFe1-xMnxO3(R=稀土离子)作为多功能材料的开发提供了有价值的参考。3、对于存在氧缺陷的多铁性双钙钛矿化合物YBaCuFeO5,其磁性和介电转变温度高于200 K。该化合物的磁相变温度不仅可以通过改变材料的畸变或化学压力手段来调节,还可以通过Ba位置的非磁性元素取代或用其他稀土离子代替Y的方法来实现。我们用很少量的Ca离子取代Ba离子,通过YBa1-xCaxCuFeO5(x=0,0.025,0.05)多晶样品的磁性测量数据发现,螺旋反铁磁结构到共线反铁磁结构相变温度从206 K升高到301 K,但是,出现介电反常的温度降低,这些结果表明,YBa1-xCaxCuFeO5(x=0,0.025,0.05)样品的磁相变和介电转变是不相关的。当用重稀土离子Gd和Ho取代Y离子时,直流磁性测量结果表明其没有磁相变,而对RBaCuFeO5(R=Gd和Ho)的磁热效应研究发现,GdBaCuFeO5低温下具有较大的磁熵变。

刘哲宏[4](2021)在《高度有序四重钙钛矿材料的高压制备与物性调控》文中认为钙钛矿材料具有灵活多变的晶体结构以及多种多样的离子组合与价态组合,因而展示了丰富多彩的物理性质,是凝聚态物理与材料科学研究的重要体系与前沿。本论文发挥高压高温技术的独特优势,制备了多种新型钙钛矿结构的氧化物材料,详细研究了材料的晶体结构与综合物理性质,取得的创新性结果主要如下:(1)利用高压高温(12 GPa,1323 K)条件合成了钙钛矿材料Pb Co O3。虽然该材料具有简单ABO3钙钛矿化学配比,但Pb2+与Pb4+在A位形成1:3的电荷有序,高自旋Co2+与低自旋Co3+在B位形成1:1的电荷有序。因此,由于其特殊的电荷有序分布,Pb Co O3结晶为具有Pb2+Pb34+Co22+Co23+O12电荷组态的A位与B位同时有序四重钙钛矿结构,空间群为Pn-3。原位高压电输运性质、同步辐射X射线粉末衍射、X射线吸收谱以及中子粉末衍射等测试表明,在0-15 GPa时,随着压力的增加,Co2+逐渐由高自旋态转变成低自旋态,Co2+-O键长急剧减小,Pb Co O3的电阻也随着压力的增加反常增大;在15-30 GPa,Pb4+与Co2+之间发生电荷转移,Pb4+离子部分变成Pb2+离子,而低自旋Co2+离子则逐渐变成低自旋的Co3+离子;约20 GPa时,累积的电荷转移效应会在室温附近诱导出金属-绝缘体转变以及向Tetra.-I相转变的一级结构相变。进一步加压到30 GPa以上,电荷转移完成,并引发向Tetra.-II相转变的另一个一级结构相变,电输运上再次呈现绝缘体行为。Pb Co O3提供了第一个自旋态,电荷态,晶体结构和金属-绝缘体转变共同发生在同一材料系统中的示例,为研究自旋态转变和金属间电荷转移开辟了一条新途径。(2)用高压高温(7 GPa,1323 K)退火方法首次合成了A位与B位同时高度有序的四重钙钛矿氧化物Ca Cu3Co2Re2O12,其空间群为Pn-3。通过键价总和分析和X射线吸收谱测试,该材料的电荷组态被确定为Ca Cu32+Co22+Re26+O12。与绝大部分等结构Ca Cu3B2B’2O12四重钙钛矿材料只形成一个Cu2+(↑)-B(↑)-B’(↓)长程亚铁磁有序不同,Ca Cu3Co2Re2O12中的A’位Cu2+离子在约28 K形成长程反铁磁有序。接着,其B位的Co2+和B’位的Re6+离子在约20 K形成亚铁磁有序。此外,Ca Cu3Co2Re2O12展现出强绝缘性,通过光学测试得到其带隙约为3.75 e V。(3)利用高压高温(8 GPa,1323 K)方法首次合成了A位与B位同时高度有序的四重钙钛矿La Cu3Co2Re2O12,其空间群为Pn-3。通过键价总和分析与X射线吸收谱测试,得到该材料的电荷组态为La Cu32+Co22+Re25.5+O12。通过磁性测量和X射线磁圆二色谱测试,再结合密度泛函理论计算得到该材料的磁基态为Cu2+(↑)-Co2+(↑)-Re5.5+(↓)亚铁磁排列。电输运测试与理论计算表明该材料具有半金属(half-metal)性质,其中自旋向下的能带参与导电,自旋向上的能带具有大约1.9 e V的能隙。得益于La Cu3Co2Re2O12中少有的B位Co2+和B’位Re5.5+离子近100%的高度有序,该体系表现出比同类材料更大的低场磁电阻效应。(4)通过高温高压退火的手段,在8 GPa,1323 K首次成功得到了A位与B位均高度有序的四重钙钛矿La Cu3Fe2Re2O12。通过键价总和分析和X射线吸收谱测试,确定该材料的电荷组态为La Cu32+Fe23+Re24.5+O12。这一材料的居里温度TC高达720 K。2 K下高达8.0?B/f.u.的饱和磁矩和X射线磁圆二色谱的测试结果表明La Cu3Fe2Re2O12具有Cu2+(↑)-Fe3+(↑)-Re4.5+(↓)排列的亚铁磁基态。通过电输运测量和理论计算,La Cu3Fe2Re2O12被确认为半金属,其自旋向下能带穿过费米面,而自旋向上带隙则具有绝缘体特征,带隙约为2.27 e V。由于Fe和Re离子之间近100%有序,La Cu3Fe2Re2O12表现出比同结构材料更大的低场磁电阻行为。该体系提供了一个兼具高TC,大饱和磁矩,宽自旋带隙以及大低场磁电阻的高性能半金属材料。

孟利艳[5](2021)在《双钙钛矿铜氧化物La2CuMO6(M=Ti,Mn,Ru)的晶体化学与磁、电性质研究》文中研究指明钙钛矿铜氧化物因其独特的结构特点及丰富的磁、电物性受到人们的广泛关注。对于A2Cu MO6型双钙钛矿体系,M离子的价层电子能态及d-p轨道杂化方式对B位晶格化学环境的改变起关键作用,因此B位离子键价和(BVS)关联的离子电负性强弱将决定M-O化学键的共价性并与体系的电荷、轨道、自旋有序紧密关联。本论文采用高温固相法和溶胶-凝胶法合成了一系列双钙钛矿铜氧化物La2Cu MO6(M=Ti,Mn,Ru)。中子粉末衍射及X射线粉末衍射全谱拟合与结构精修结果表明,La2Cu Ti O6为正交Pnma(No.62)空间群,其强烈的各向异性晶格应变以及衍射谱背底的异常隆起可归因于Cu-Ti离子短程有序诱发的协同Jahn-Teller晶格畸变。高分辨透射电子显微镜表征确定了该体系具有局域有序结构特征。磁性表征发现,该体系表现出典型的自旋液体顺磁行为,顺磁居里-外斯拟合得到的Cu2+离子有效磁矩与Cu2+离子仅自旋态模型数值接近,进一步证实其存在Cu-Ti短程有序相。直流电学性质表征揭示了该体系从室温到200°C温度范围具有极高的电阻率,其电阻率在高温区的变化符合非绝热小极化子跃迁机制。La2Cu Mn O6和La2Cu Ru O6均为单斜P21/n(No.14)空间群,其中B格位的M4+、Cu2+离子呈Na Cl型岩盐长程有序方式排布。由于Mn4+/Ru4+离子不具有Ti4+离子的二级Jahn-Teller活性,因此其B位晶格畸变受到强烈抑制,进而有利于d-p轨道杂化。磁性表征证实了两体系存在强烈的自旋阻挫,并且其弱的铁磁行为可归因于能量简并的自旋耦合竞争所导致的自旋倾转。直流电学性质表征发现两体系在室温到200°C温度范围均表现出优异的载流子输运能力,其电阻率在高温区的变化同样符合非绝热小极化子跃迁机制。为了定量描述M-O键共价性与化合物磁、电物性的依赖关系,本文提出了一种BVS修正的离子电负性评价标度,并系统地计算了不同M-O化学键的共价性比例。结果表明,d(M)-p(O)-d(Cu)轨道杂化程度与M-O键的共价性比例密切相关,d电子在高共价性的M-O键中表现出强的离域行为而在高离子性的Cu-O键中表现出强的局域行为,进而影响Cu-M有序晶格内声子-自旋/电子耦合方式及强度。综上所述,本论文讨论了La2Cu MO6(M=Ti,Mn,Ru)中M离子的BVS修正电负性及M-O键的共价性比例对化合物晶体结构以及与磁、电物性的影响机制,为更好地理解双钙钛矿铜氧化物结构-物性关联提供了新的思路。

孟智[6](2021)在《LaRhO3薄膜的生长与物性调控研究》文中指出钙钛矿过渡金属氧化物中电子、轨道、自旋和晶格之间强而复杂的相互作用,导致了诸如高温超导、庞磁阻效应和界面二维电子气等丰富的物理现象,这些现象的发现点燃了人们对钙钛矿过渡金属氧化物的研究热情。在过渡金属氧化物中,随着最外层d轨道半径的不断增加(3d、4d、5d),体系的自旋-轨道耦合作用不断增强而电子-电子关联作用不断减弱。在4d钙钛矿过渡金属氧化物中,同时存在较强的自旋-轨道耦合相互作用和电子-电子关联相互作用,出现了很多新奇的物理性质,比如在Sr2RuO4中发现了非常规超导态。LaRhO3(LRO)是一种典型的4d过渡金属氧化物,不仅具有顺磁半导体行为,而且还表现出优异的催化和热电性能。当材料尺度从块体过渡到纳米级厚度的薄膜状态时,新的表面和界面现象将会显现,对这些现象及其调控特性进行深入研究不仅有利于揭示其物理机制,也有利于实现器件的小型化和集成化。因此,开展4d过渡金属氧化物薄膜的生长和调控研究对于基础物理和器件应用均有重要意义。本论文对4d过渡金属氧化物LRO薄膜的生长与调控特性进行了较为系统的研究。首先利用脉冲激光沉积技术,通过改变生长参量,找到了 LRO薄膜的生长窗口,然后对其进行了不同环境下的输运研究。这些工作不仅加深了对4d钙钛矿过渡金属氧化物材料的理解,而且为未来的器件应用奠定了基础。本论文的内容分为以下六章:第一章,首先概述钙钛矿过渡金属氧化物材料的基本知识和研究背景,然后介绍4d铑氧化物的研究进展,最后介绍在光照和气氛下钙钛矿过渡金属氧化物材料的性质变化和产生机理。第二章,详细介绍了外延薄膜样品的制备方法、表征手段和系统搭建。第三章,研究不同生长参量对LRO薄膜质量的影响和LRO薄膜的基本物性。通过控制变量的方法,系统研究了不同生长参量对LRO薄膜质量的影响,并且找到了 LRO薄膜的生长相图。在此基础上对LRO薄膜的磁性、电性和光谱性质进行了研究。第四章,研究LRO薄膜在不同光照下的输运性质及其内在机理。首先在SrTiO3(110)衬底上生长出了高质量的LRO薄膜,随后系统地研究了 LRO薄膜在不同激光波长和功率下的瞬态光电导(TPC)特性。发现LRO薄膜的TPC效应随激光波长的减小(光子能量的增加)和功率的提高而增强,而在LRO表面吹压缩空气,会使其减弱,说明LRO薄膜的TPC效应中热效应占了重要部分。该工作可为未来LRO薄膜的光电器件制备提供支撑。第五章,研究有机气体对LRO薄膜的电输运调控特性。通过测试多种有机气体,发现LRO薄膜对乙醇气体的响应最高,且金(Au)修饰之后,可明显提升LRO薄膜的气敏性能。通过X射线光电子能谱分析发现,Au修饰之后LRO薄膜表面的吸附氧比例大幅度增加,而吸附氧可以与乙醇分子发生氧化还原反应,从而改变样品的电阻,导致Au修饰后LRO薄膜的气敏性能明显提高。该工作为LRO薄膜和其他钙钛矿材料的气敏器件制备打下了基础。第六章,在总结本文已有的工作基础上,对4d过渡金属氧化物薄膜的进一步研究进行了展望。第一,通过探测4d过渡金属氧化物薄膜中的超快动力学过程,揭示其中电子、自旋、晶格和轨道多维度之间复杂的耦合相互作用;第二,开展LRO薄膜在电场调控下的性质研究,为未来的器件应用奠定基础。

辛扬[7](2021)在《Co/Mn基钙钛矿型金属氧化物磁和电输运性质的调控研究》文中研究表明钙钛矿型氧化物ABO3自发现以来就是研究的热点,由于A、B位不同的元素组合,使这类钙钛矿有着丰富的电输运行为和磁性能,如巨磁阻效应、金属-绝缘体转变等,使它们在自旋电子器件、存储器、固体氧化物燃料电池等领域有潜在的应用价值,这些性质和潜在应用引起了科研工作者的广泛关注和研究。在本论文中,我们主要关注A位为镧系稀土元素,B位为3d过渡金属钴和锰的钙钛矿氧化物,其中A位掺杂的Re1-xAexMnO3钙钛矿锰氧化物由于其CMR、磁热效应以及在磁性相变点(TC)附近的金属-绝缘体转变等有趣特性而被广泛研究。钙钛矿型FMI为自旋电子器件和磁电器件提供了新的可能性。但对于MIT的起源问题并没有达成一致,对应的居里温度也未达到应用的需求。磁阻效应等磁和电输运行为虽然在早期研究中被归结为Mn3+/Mn4+离子间的双交换作用,但后来后来发现Jahn-Teller效应、反铁磁超交换相互作用、轨道和电荷有序等机制的作用也是不可忽视的。因此,关于钙钛矿锰氧化物中的磁和电输运行为的认识,目前还缺乏系统的理论。与单钙钛矿氧化物相比,双钙钛矿A2BB’O6结构由于A位或B位离子的变化,可表现出更加丰富的物理特性和应用前景。但对于其中的离子有序度、A位与B位离子之间及不同B位离子之间的磁相互作用,对物理特性的影响,始终是人们关注的一个问题。第一章,我们简单介绍了Co/Mn基钙钛矿金属氧化物的晶体结构、电输运性质以及磁性相关的概念,并介绍了这类材料的研究现状。第二章,我们从简单的单钙钛矿出发,制备了 A位掺杂的Pri-xBaxMnO3(x=0.25、0.30、0.33和0.36)多晶陶瓷,并系统地研究了它们的磁和电输运性。所有样品在铁磁转变温度Tc以上都显示出非格林菲斯相,此外,变温电阻率曲线中都出现了两个金属-绝缘体转变,分别对应于高温的TMI1和低温的TMI2。结合电输运和磁性结果,TMI1处的第一个金属-绝缘体转变归因于Mn3+/Mn4+双交换相互作用,而在TMI2处的第二个金属-绝缘体转变与Mn3+/Mn4+铁磁双交换相互作用产生的内场抑制了反铁磁相互作用密切相关。这项工作不仅为Pr1-xBaxMnO3低温处金属-绝缘体转变TMI2的起源提供了更合理的理论解释,而且为调控钙钛矿型锰氧化物中铁磁绝缘相供了一种新思路。第三章,我们选取一种结构特殊的层状双钙钛矿PrBaCo2O5+δ(PBCO)进行研究,最初合成的PBCO记为AP-PBCO,然后分别在O2气和Ar气氛下退火(分别表示为O2-PBCO和Ar-PBCO)。研究发现,随着氧含量的增加,晶体结构从正交结构(空间群Pmmm)变为四方结构(空间群P4/mmm)。同时,所有样品均显示出磁阻效应,在氩气中退火的样品Ar-PBCO,随着的温度降低,磁阻效应从正变为负,并且随着氧含量的增加或温度降低,磁阻值增大。对于AP-PBCO,在9T下在70K左右可获得较高的磁阻值,约为-38%。此外,观察到AP-PBCO和O2-PBCO的磁阻值异常降低。电阻率和磁性能研究结果表明,与自旋无序相关的极化子跃迁能WP的减小,以及依赖氧空位含量和有序度的晶体结构主导的反铁磁和铁磁相互作用的竞争作用对于PBCO中的磁阻效应至关重要。磁阻值的异常可归因于与反铁磁相关的极化子跃迁能量WP的降低。第四章,我们选用A位为磁矩较大的稀土元素Dy,采用改进的溶胶-凝胶法制备了双钙钛矿Dy2CoMnO6(DCMO)。并且系统地研究了 DCMO的晶体结构和磁性。DCMO性质与最近报道的Gd2CoMnO6(GCMO)表现出明显不同的现象,它们不仅显示了高于TC的格林菲斯相和非格林菲斯相之间的差异,而且低温3d-4f交换相互作用还显示了铁磁和反铁磁之间的差异。尽管反位无序是格林菲斯相的起因,但我们认为磁性稀土离子Dy本身的有效磁矩和离子半径也起着重要作用。据我们所知,双钙钛矿DCMO的格林菲斯相尚未报道过。第五章中,我们用非磁性A13+离子替代双钙钛矿La2CoMnO6的B位磁性离子Mn,来调控该体系的磁性。X射线衍射结果表明,随着Al含量的增加,晶体结构从单斜相(空间群P21/n)向三方相(空间群R-3c)结构转变,同时晶胞参数减小。Al离子替代会导致Co2+-O-Mn4+长程铁磁超交换相互作用被破坏,剩余磁化强度Mr和铁磁转变温度TC随着Al掺杂的增加而显着降低。但是,在x=0.25的样品中我们观察到矫顽场HC和有效磁矩μeff的异常增加。结合XPS和红外光谱的结果分析,该异常现象不是磁性离子的价态改变引起的,而是由于Co3+离子的自旋态由中自旋态转变为高自旋态引起的,这种自旋态的转变可能是因为较高无序系统对应的晶体结构对称性升高,升高的对称性会抑制Jahn-Teller畸变,而被抑制的Jahn-Teller畸变有利于Co3+离子在高自旋态的稳定。

侯利[8](2021)在《钙钛矿型稀土正交铁氧体的晶体结构和磁电性能研究》文中研究指明钙钛矿型稀土正交铁氧体(RFeO3,R为稀土离子)是一类重要的钙钛矿型氧化物材料,其内部存在多个自由度(自旋、晶格、电荷和轨道)之间的耦合,表现出奇妙的磁性、介电性和铁电特性,并在自旋电子器件、能量的转换和信息的存储等领域具有广阔的应用前景,从而在过去十几年引起了研究者们强烈的兴趣。另一方面,作为一种典型的强关联电子体系材料,稀土正交铁氧体材料中不仅存在Fe3+-O2--Fe3+间的超交换相互作用和Fe2+-O2--Fe3+间的双交换相互作用,同时还存在Fe离子的3d轨道电子和R离子的4f轨道电子之间的相互作用,这些复杂的相互作用决定了该材料丰富的磁电性能。因此,除了实际应用价值以外,磁电性能的物理机制也是研究者们所关注的重点。相对于其它只存在+3价的稀土离子,Ce离子比较活泼,+3价的Ce3+离子很容易被氧化为+4价的Ce4+离子,引起R位离子的尺寸和价态发生改变。因而,在利用Ce元素合成的钙钛矿型稀土正交铁氧体RFeO3中,Ce离子价态的变化同时会造成Fe离子价态的改变,从而可以调控材料中的相互作用,引发磁电性能的改变。因此,本论文从独特的R=Ce的RFeO3材料开始,采用简单的固相反应法获得多晶的钙钛矿型稀土正交铁氧体RFeO3陶瓷材料,并通过自掺杂和异质掺杂等一系列手段对RFeO3材料的晶体结构、电学和磁学性质进行调控,以探索相关的物理机制,为今后的实际应用提供理论基础和实验依据。具体的研究内容与结果如下:一、通过快速的固相反应法获得了单相的CeFeO3陶瓷样品,并通过调控氧含量(Ce离子的价态)使CeFeO3陶瓷材料表现出室温多铁性。通过X-射线衍射和X-射线光电子能谱技术分析发现,氧含量的变化造成了 Ce离子和Fe离子价态的改变以及Ce和Fe离子的空位,这导致了材料的晶体结构从正交结构转变为畸变的四方结构,并产生了局域晶格畸变,从而使得高氧含量的样品在室温下表现出自发的铁电极化,且其剩余极化强度也比较高(Pr~0.8 μC/cm2)。同时,通过测试室温的磁滞回线发现,随着氧含量的增多(Ce离子价态的升高),样品的饱和磁化强度不断增强,这归因于晶体结构的转变导致了 Fe2+-O2--Fe3+键角的增加,从而引起了 Fe2+-O2--Fe3+间的铁磁双交换相互作用的增强。这些实验结果表明了独特的CeFeO3陶瓷材料是一种新的室温多铁性材料。二、深入理解RFeO3材料中的自旋重定向现象的机制。研究发现在高氧含量的CeFeO3材料中,对于Fe3+离子的磁性亚晶格,表现出一种新型的双重自旋重定向相变Γ4→Γ41→Γ21。即:除了观察到已报道的由Ce3+-Fe3+铁磁相互作用诱导的在转变温度TSR1=230 K附近的一级自旋重定向相变Γ4→Γ1以外,在转变温度TSR2=126 K处还观察到新的自旋重定向相变Γ4→Γ2。结合磁性测试和价态分析发现,这个附加的相变是由Fe亚晶格中的Fe2+-Fe3+间的铁磁双交换相互作用诱导的。因此可以得出结论,RFeO3材料中的R3+-Fe3+和Fe2+-Fe3+这两种相互作用都会对各向异性常数K2的值产生影响,即:R3+-Fe3+和Fe2+-Fe3+这两种相互作用的协同与竞争作用决定了 K2的值取正值或负值,从而决定了材料表现出二级自旋重定向相变(Γ4→Γ2)或是一级自旋重定向相变(Γ4→Γ1)。三、系统地研究了 R位的Sm掺杂对CeFeO3陶瓷材料的晶体结构、介电和磁性能的影响。研究发现通过Sm3+离子的掺杂可以明显改善CeFeO3陶瓷材料的介电性能,使得在Ce0.5Sm0.5FeO3化合物中观察到室温下的巨介电响应,即具有高介电常数和低介电损耗。结合X-射线光电子能谱和磁性测试发现:介电常数的升高可以归因于Ce3+和Fe3+离子之间的电荷转移引起的Fe2+/Fe3+离子含量比的增加,而增强的Fe2+和Fe3+离子之间的铁磁双交换相互作用并不利于介电损耗的降低;另一方面发现Sm3+离子的掺杂造成Fe3+离子在室温下呈复合自旋构型(Γ4与Γ1和/或Γ2态),这不仅影响了材料的磁性能,而且有利于降低低频的介电损耗。这些结果为介电性能的调控和相关的物理理论提供了新的思路。四、系统地研究了 RFe0.5Cr0.5O3(R=Ce,Pr,Nd,Sm)陶瓷材料中稀土离子R对其结构和磁性的影响,包括磁化强度反转和交换偏置效应。基于包含顺磁性的R亚晶格和倾斜反铁磁性的Fe/Cr亚晶格的模型,通过拟合所有样品的磁化强度随温度的变化发现,被极化的Pr3+和Nd3+离子的磁矩反平行于Fe3+/Cr3+离子的磁矩。由此导致了 NdFe0.5Cr0.5O3样品表现出磁化强度反转现象,但由于PrFe0.5Cr0.5O3材料的各向异性较弱,使其磁化强度反转的现象被抑制。此外,在R=Nd和Sm材料中明显地观察到交换偏置效应,这归因于R对Fe/Cr亚晶格的“钉扎”效应。同时发现通过R和Fe/Cr亚晶格之间的磁相互作用,使磁化强度反转和交换偏置效应这两种现象关联在一起。此外还发现交换偏置效应场的正负取决于R3+离子自旋的塞曼能与Fe/Cr和R亚晶格的耦合能之间的竞争。这些结果对于RFe0.5Cr0.5O3陶瓷材料的实际应用具有重要的指导意义。综合本论文中所有的实验结果可以发现,钙钛矿型稀土正交铁氧体材料拥有丰富的磁电性能,在多功能磁电器件中具有潜在的应用价值;同时其磁电性能可以通过改变各离子的价态和含量来方便地调控,之后希望能进一步拓宽对该体系材料的晶体结构与磁电性能的调控手段,以实现其在多功能器件等工业上的实际应用。

沈磊[9](2021)在《氧化物薄膜与异质结生长及其磁光研究》文中提出由于自由度间存在强烈的相互作用,当材料的维度降低时,会出现丰富且奇特的物理性质。双钙钛矿氧化物Y2NiMnO6(YNMO)因其具有特殊的E*型反铁磁有序和磁诱导产生铁电性,在器件中的潜在应用价值而引起了关注。稀土石榴石铁氧体作为高温亚铁磁绝缘体,表现出由强自旋-轨道耦合引起的大的磁光效应和非常窄的铁磁共振线宽,是研究超快动力学的理想材料。稀土铁氧体氧化物薄膜中磁各向异性的调控,使得在自旋电子学器件领域有极大的研究前景。本论文内容分为五章,我们利用脉冲激光沉积技术生长出YNMO薄膜和Sm3Fe5O12(SmIG)薄膜,研究了氧压和界面工程对双钙钛矿YNMO薄膜的结构和磁性调控,亚铁磁石榴石SmIG薄膜磁各向异性的调控和CoFe/SmIG异质结的界面耦合的超快动力学研究,为未来高频器件的制备应用和科学研究提供了方法和方向。第一章,概述钙钛矿氧化物的基本知识和双钙钛矿氧化物的研究进展,并且对YNMO材料的研究情况进行了介绍。然后介绍稀土石榴石铁氧体氧化物的研究进展,包括稀土石榴石薄膜的磁各向异性调控和在超快自旋动力学领域的探索。第二章,对氧化物外延薄膜的生长工艺及调控,物性探测表征方法和时间分辨的磁光克尔测试系统的搭建进行了详细介绍。脉冲激光沉积技术(PLD)的原理,特点和生长因素调控最先进行了说明;其次在薄膜结构表征上介绍了X射线衍射(XRD),倒易空间图(RSM),拉曼光谱;在磁性质表征手段上介绍了超导量子干涉仪(SQUID),和磁光克尔效应系统。在元素价态分析上介绍了X射线光电子能谱(XPS);在吸收率和光学带隙获取上介绍了紫外可见近红外吸收光谱;最后介绍了时间分辨的磁光克尔效应系统的搭建。第三章,我们研究了 YNMO薄膜的生长及其结构与磁性的调控。对YNMO薄膜和异质结的生长过程进行介绍,并且通过改变生长氧压和界面工程(插入缓冲层),研究了其对薄膜的结构和磁性的调控。生长氧压对晶体的结构产生明显影响,在高氧压下晶格常数越接近块体;同时在氧压和缓冲层的共同作用下,YNMO薄膜的磁性与块体相当。第四章,介绍SmIG薄膜的磁各向异性调控和CoFe/SmIG异质结的界面自旋耦合超快动力学研究。在这一章节中我们详细介绍了 SmIG薄膜的生长,并获得了高质量的外延薄膜。其次,我们通过改变衬底的晶体取向从(111)到(001),我们发现薄膜的磁各向异性实现了从面内磁各向异性到面外磁各向异性的转变,且具有普适性,这为不同磁各向异性的获取提供了途径。最后,利用自主搭建的时间分辨磁光克尔效应(TR-MOKE)系统,探讨了界面自旋耦合和磁各向异性转变对CoFe/SmIG异质结光激发诱导自旋波的影响,发现异质结中自旋进动的频率和有效阻尼因子都可以通过SmIG薄膜的磁各向异性转变来操纵。这些发现为磁性薄膜和异质结中的自旋操纵提供了思路,推动高频自旋电子学器件的研究。第五章,总结本文的工作和下一步研究计划。首先,YNMO薄膜的超快磁光研究还未进行研究,其内部的超快动力学过程尚不清楚;其次,YNMO作为多铁材料,通过光学的手段对薄膜的磁电耦合研究非常有价值;SmIG薄膜的超快动力学的研究值得更进一步推进;最后,我们生长出Tm3Fe5O12薄膜,磁各向异性调控及其超快动力学需要深入的研究。

张星宇[10](2020)在《双钙钛矿La2CuIrO6的结构、磁性和掺杂研究》文中认为过渡金属氧化物(TMO)通常是电子关联的系统,具有许多特殊的性质。其中,铁磁绝缘体由于在微波器件、永磁体、自旋电子器件中的广泛应用,一直是人们研究的热点。绝缘TMO因为具有超交换相互作用,通常表现为反铁磁性(AFM)。由于铁磁性通常伴随着金属性,所以TMO中的绝缘铁磁性是比较罕见的。然而,许多新的磁性器件却都需要铁磁绝缘体,因此寻找新的铁磁绝缘体是具有非常重要的意义和实用价值的。5d TMO由于具有强自旋轨道耦合(SOC)、电子关联(U)、晶体场效应和超交换相互作用等,在凝聚态物理的研究中引起了人们的关注。尽管在探索和理解铱氧化物的方面已经做了大量的工作,但是对于高度局域化的双钙钛矿A2BIr O6化合物的研究相对较少。其中,双钙钛矿La2CuIrO6这一化合物的晶体结构和磁性非常复杂,而且存在较大争议。因此,La2CuIrO6化合物的晶体结构和磁性仍有待于充分研究。本项课题工作主要采用固相反应法,制备了La2-xTixCuIrO6(x=0、0.75、0.15、0.20、0.25、0.30)系列多晶样品。然后对双钙钛矿La2CuIrO6化合物的结构、磁性进行了相应地研究。通过对X射线衍射(XRD)、拉曼散射、第一性原理计算(DFT)声子谱的综合分析,发现了一种新的P21/n空间群的结构相。该新结构相样品的磁化强度在TC=62 K时,呈现铁磁(FM)相变,在较高温度区域内,表现为短程FM序。DFT计算证实了观测到的FM态,表明该La2CuIrO6样品是由SOC作用辅助的Mott-绝缘铁磁体。另一方面,发现在La2CuIrO6母本化合物中掺入Ti离子,会引起样品磁转变温度(TC)的显着变化。在La-位上掺杂Ti离子,当掺杂浓度x在一定范围内增加时,则B-位阳离子的有序度会相应地呈现下降趋势,从而TC也随之下降。磁性测试结果显示,所有的实验样品在TC附近都经历了FM相变。通过X射线光电子能谱(XPS)实验,发现Ti离子的掺杂,改变了Ir离子中+4价态的占位比,也相应的改变了化合物的磁学性质。

二、Magnetic Behavior of Some Rare-Earth Transition-Metal Perovskite Oxide Systems(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、Magnetic Behavior of Some Rare-Earth Transition-Metal Perovskite Oxide Systems(论文提纲范文)

(1)RCrO3(R=Ce,Pr,Tb,Tm,Lu)体系中磁及(磁)介电性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    §1.1 引言
    §1.2 多铁性材料概述
        §1.2.1 铁磁性
        §1.2.2 铁电性
    §1.3 RCrO_3体系的研究概况
        §1.3.1 RCrO_3的晶体结构研究进展
        §1.3.2 RCrO_3的磁性研究进展
        §1.3.3 RCrO_3的介电行为研究进展
        §1.3.4 RCrO_3的铁电起源
    §1.4 本论文的选题思路与主要内容
第二章 实验方法与样品表征
    §2.1 样品的制备方法
    §2.2 样品的表征与原理
        §2.2.1 X射线衍射仪
        §2.2.2 Rietveld精修
        §2.2.3 场发射扫描电镜和能量色散X射线分析
        §2.2.4 X射线光电子能谱
        §2.2.5 综合物性测量系统
第三章 RCrO_3的磁电性能
    §3.1 实验方法
    §3.2 实验结果与讨论
        §3.2.1 RCrO_3体系的X射线衍射图和精修结果
        §3.2.2 RCrO_3体系的形貌及能谱
        §3.2.3 RCrO_3体系的低温磁性能
        §3.2.4 RCrO_3体系的介电性能
        §3.2.5 RCrO_3体系的铁电极化
    §3.3 小结
第四章 结论与展望
    §4.1 主要结论
    §4.2 展望
参考文献
致谢
作者在攻读硕士期间的主要研究成果

(2)过渡金属氧化物异质结的界面耦合效应及其电调控(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 掺杂稀土锰氧化物La_(2/3)Sr_(1/3)MnO_3
        1.1.1 La_(2/3)Sr_(1/3)MnO_3的晶体结构
        1.1.2 La_(2/3)Sr_(1/3)MnO_3的电子结构
        1.1.3 La_(2/3)Sr_(1/3)MnO_3的自旋结构及磁结构
        1.1.4 La_(2/3)Sr_(1/3)MnO_3的磁各向异性与Bruno模型
    1.2 稀土钴氧化物和类钙钛矿结构
        1.2.1 钙铁石结构稀土钴氧化物SrCoO_(2.5)
        1.2.2 SrCoO_(2.5)的离子液体电调控
        1.2.3 钙钛矿结构掺杂稀土钴氧化物La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3
    1.3 复杂氧化物薄膜异质结的界面耦合效应
        1.3.1 界面晶格耦合
        1.3.2 界面电荷耦合和轨道耦合
        1.3.3 界面自旋耦合
    1.4 研究思路和主要内容
第2章 实验方法
    2.1 氧化物薄膜的制备与光刻蚀
        2.1.1 脉冲激光沉积技术
        2.1.2 薄膜的光刻蚀工艺
    2.2 薄膜的形貌和结构表征
        2.2.1 薄膜的表面形貌表征
        2.2.2 薄膜的晶体结构表征
        2.2.3 薄膜的厚度标定
    2.3 离子液体电调控技术与谱学分析方法
        2.3.1 离子液体电调控
        2.3.2 X射线线性二色谱
第3章 不同取向钙铁石相SrCoO_(2.5)薄膜的晶体结构
    3.1 研究思路
    3.2 样品制备与表征方法
    3.3 实验结果和讨论
        3.3.1 不同取向SCO_(2.5)薄膜的表面形貌和晶体结构
        3.3.2 不同取向SCO_(2.5)薄膜的晶格参数计算
        3.3.3 (110)取向SCO_(2.5)薄膜的各向异性离子输运与晶体结构的电场调控.
        3.3.4 (110)取向SCO_(2.5)薄膜的各向异性电子输运
    3.4 本章小结
第4章 SCO_X/LSMO/LSAT(110)异质结面内磁各向异性的电场调控
    4.1 研究思路
    4.2 样品制备与表征方法
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 SCO_(2.5)/LSMO/LSAT(110)异质结的面内磁各向异性
        4.3.2 SCO_X/LSMO/LSAT(110)异质结磁各向异性强度的电场调控
        4.3.3 SCO_X/LSMO/LSAT(110)异质结磁易轴方向的可逆电场调控
        4.3.4 电场调控SCO_X/LSMO磁各向异性的物理机制
    4.4 本章小结
第5章 LSCO/LSMO/LSAT(001)异质结界面耦合的电场调控
    5.1 研究思路
    5.2 样品制备与表征方法
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 LSCO/LSMO/LSAT(001)异质结的垂直磁各向异性
        5.3.2 LSCO/LSMO/LSAT(001)异质结垂直磁各向异性的电场调控
        5.3.3 LSCO/LSMO/LSAT(001)异质结界面交换偏置的电场调控
        5.3.4 电场调控LSCO/LSMO磁各向异性与交换偏置的物理机制
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(3)钙钛矿氧化物RFe1-xMnxO3和RBaCuFeO5结构、磁性和磁热效应(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 钙钛矿氧化物简介
    1.2 RFe_(1-x)Mn_xO_3简介
        1.2.1 RFeO_3和RMnO_3结构和磁性
        1.2.2 RFe_(1-x)2Mn_xO_3的研究现状
    1.3 RBaCuFeO_5简介
        1.3.1 RBaCuFeO_5结构和磁性
        1.3.2 RBaCuFeO_5的研究现状
    1.4 自旋重取向理论
    1.5 磁热效应
    1.6 本论文的选题思路
第2章 实验方法和仪器原理
    2.1 样品的合成
        2.1.1 多晶材料合成
        2.1.2 单晶材料合成
    2.2 晶体结构表征
        2.2.1 X射线衍射技术
        2.2.2 Laue X射线衍射技术
        2.2.3 扫描电子显微技术
    2.3 样品磁性和介电性质表征
        2.3.1 磁性测量
        2.3.2 介电性质测量
    2.4 本章小结
第3章 GdFe_(1-x)Mn_xO_3(0≤x≤0.3)单晶自旋重取向和磁热效应
    3.1 引言
    3.2 单晶样品的合成
    3.3 GdFe_(1-x)Mn_xO_3(0≤x≤0.3)单晶的结构和磁性
        3.3.1 GdFe_(1-x)Mn_xO_3(0≤x≤0.3)的结构
        3.3.2 GdFe_(1-x)Mn_xO_3(0≤x≤0.3)的热磁曲线
        3.3.3 GdFe_(1-x)Mn_xO_3(0≤x≤0.3)的磁热效应
    3.4 本章小结
第4章 RFe_(1-x)Mn_xO_3多晶的磁性质和磁热效应
    4.1 引言
    4.2 多晶样品的合成
    4.3 RFe_(1-x)Mn_xO_3多晶的结构和磁性
        4.3.1 RFe_(0.5)Mn_(0.5)O_3(R=Gd,Tb,Dy和 Ho)多晶结构
        4.3.2 RFe_(0.5)Mn_(0.5)O_3(R=Gd,Tb,Dy和 Ho)热磁曲线
        4.3.3 RFe_(0.5)Mn_(0.5)O_3(R=Gd,Tb,Dy和 Ho)磁热效应
        4.3.4 TmFe_(1-x)Mn_xO_3(x≤0.3)多晶结构
        4.3.5 TmFe_(1-x)Mn_xO_3(x≤0.3)热磁曲线
        4.3.6 TmFe_(1-x)Mn_xO_3(x≤0.3)磁热效应
    4.4 本章小结
第5章 RBaCuFeO_5磁性、介电性质和磁热效应
    5.1 引言
    5.2 多晶样品的合成
    5.3 RBaCuFeO_5实验结果和分析
        5.3.1 YBa_(1-x)Ca_xCuFeO_5(x=0, 0.025, 0.05)的结构
        5.3.2 YBa_(1-x)Ca_xCuFeO_5(x=0, 0.025, 0.05)磁性
        5.3.3 YBa_(1-x)Ca_xCuFeO_5(x=0, 0.025, 0.05)介电性质
        5.3.4 RBaCuFeO_5 (R=Gd和 Ho)结构
        5.3.5 RBaCuFeO_5 (R=Gd和 Ho)磁性
        5.3.6 RBaCuFeO_5 (R=Gd和 Ho)磁热效应
    5.4 本章小结
第6章 总结和展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(4)高度有序四重钙钛矿材料的高压制备与物性调控(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 简单钙钛矿
    1.2 B位1:1有序双钙钛矿
    1.3 A位1:3有序四重钙钛矿
    1.4 高压在钙钛矿材料研究中的作用
    1.5 本论文的研究内容和结构
第2章 实验装置和实验技术
    2.1 高温高压合成装置
    2.2 金刚石对顶砧装置
    2.3 x射线衍射HUBER装置
    2.4 综合物性测试系统(PPMS)
    2.5 磁性测量系统(MPMS SQUID VSM)
第3章 PbCoO_3中压力诱导的自旋态改变和电荷转移
    3.1 研究背景
    3.2 PbCoO_3的高压合成
    3.3 PbCoO_3的晶体结构
    3.4 压力下PbCoO_3电输运性质的变化
    3.5 压力下PbCoO_3中Co~(2+)自旋态的变化
    3.6 压力下PbCoO_3中Co与 Pb价态的变化
    3.7 压力下PbCoO_3结构的变化
    3.8 压力下PbCoO_3多重性质协同变化的讨论
    3.9 总结与展望
第4章 CaCu_3Co_2Re_2O_(12):兼具反铁磁与亚铁磁长程序的绝缘体
    4.1 研究背景
    4.2 Ca Cu_3Co_2Re_2O_(12)的高压合成
    4.3 Ca Cu_3Co_2Re_2O_(12)的晶体结构
    4.4 Ca Cu_3Co_2Re_2O_(12)的电荷组态
    4.5 Ca Cu_3Co_2Re_2O_(12)的磁性
    4.6 Ca Cu_3Co_2Re_2O_(12)的带隙
    4.7 总结与展望
第5章 LaCu_3Co_2Re_2O_(12):B位近100%有序的半金属
    5.1 研究背景
    5.2 La Cu_3Co_2Re_2O_(12)的高压合成
    5.3 La Cu_3Co_2Re_2O_(12)的晶体结构
    5.4 La Cu_3Co_2Re_2O_(12)的电荷组态
    5.5 La Cu_3Co_2Re_2O_(12)的磁性
    5.6 La Cu_3Co_2Re_2O_(12)的电输运性质
    5.7 La Cu_3Co_2Re_2O_(12)的理论计算
    5.8 总结与展望
第6章 高性能半金属LaCu_3Fe_2Re_2O_(12)
    6.1 研究背景
    6.2 La Cu_3Fe_2Re_2O_(12)的高压合成
    6.3 La Cu_3Fe_2Re_2O_(12)的晶体结构
    6.4 La Cu_3Fe_2Re_2O_(12)的电荷组态
    6.5 La Cu_3Fe_2Re_2O_(12)的磁性
    6.6 La Cu_3Fe_2Re_2O_(12)的电输运性质
    6.7 La Cu_3Fe_2Re_2O_(12)的理论计算
    6.8 La Cu_3Fe_2Re_2O_(12)高T_C的分析和讨论
    6.9 总结与展望
第7章 全文总结
参考文献
致谢
个人简历与发表文章目录

(5)双钙钛矿铜氧化物La2CuMO6(M=Ti,Mn,Ru)的晶体化学与磁、电性质研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钙钛矿氧化物简介
        1.2.1 简单钙钛矿氧化物的晶体结构
        1.2.2 双层钙钛矿氧化物的晶体结构
    1.3 钙钛矿氧化物的杨-泰勒畸变
    1.4 电负性与键价和理论
    1.5 Cu基双钙钛矿氧化物的研究进展
    1.6 本文的研究思路与意义
第二章 实验部分
    2.1 主要化学试剂
    2.2 主要仪器
    2.3 样品表征
        2.3.1 中子粉末衍射(NPD)测试
        2.3.2 X射线粉末衍射(XRD)测试
        2.3.3 拉曼光谱分析
        2.3.4 扫描电子显微镜-电子能谱(SEM-EDS)分析
        2.3.5 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析
        2.3.6 X射线光电子能谱(XPS)分析
        2.3.7 磁性测试
        2.3.8 直流电学性质测试
第三章 双钙钛矿氧化物La_2CuTiO_6的晶体结构与磁、电性质
    3.1 引言
    3.2 样品制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 晶体结构分析
        3.3.2 拉曼光谱分析
        3.3.3 SEM-EDS分析
        3.3.4 HRTEM分析
        3.3.5 XPS分析
        3.3.6 磁性表征
        3.3.7 电学性质表征
    3.4 本章小结
第四章 双钙钛矿氧化物La_2CuMnO_6的晶体结构与磁、电性质
    4.1 引言
    4.2 样品制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 晶体结构分析
        4.3.2 拉曼光谱分析
        4.3.3 SEM-EDS分析
        4.3.4 XPS分析
        4.3.5 磁性表征
        4.3.6 电学性质表征
    4.4 本章小结
第五章 双钙钛矿氧化物La_2CuRuO_6的晶体结构与磁、电性质
    5.1 引言
    5.2 样品制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 晶体结构分析
        5.3.2 拉曼光谱分析
        5.3.3 SEM-EDS分析
        5.3.4 XPS分析
        5.3.5 磁性表征
        5.3.6 电学性质表征
    5.4 本章小结
第六章 键价和修正的离子电负性对La_2CuMO_6(M=Ti,Mn,Ru)结构与物性的影响
    6.1 引言
    6.2 键价和修正的离子电负性与化学键共价性
    6.3 键价和修正的离子电负性对晶体结构的影响
    6.4 键价和修正的离子电负性对能带结构的影响
    6.5 键价和修正的离子电负性对磁性的影响
    6.6 键价和修正的离子电负性对直流电学性质的影响
    6.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
硕士期间研究成果
个人简介

(6)LaRhO3薄膜的生长与物性调控研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钙钛矿过渡金属氧化物的基本知识
    1.3 4d过渡金属铑氧化物研究进展
    1.4 钙钛矿过渡金属氧化物的光电性质
    1.5 钙钛矿过渡金属氧化物的气敏性质
    1.6 本论文研究内容
    参考文献
第二章 样品制备方法和表征技术及系统搭建
    2.1 引言
    2.2 薄膜制备技术
    2.3 薄膜的物性表征
    2.4 光电导测试系统搭建
    2.5 气敏测试系统搭建
    2.6 光刻技术
    2.7 本章小结
    参考文献
第三章 LaRhO_3薄膜生长及基本物性表征
    3.1 引言
    3.2 薄膜生长
    3.3 实验结果与讨论
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 LaRhO_3薄膜的光电导性质研究
    4.1 引言
    4.2 实验结果与讨论
    4.3 本章小结
    参考文献
第五章 LaRhO_3/SrTiO_3异质结的气敏性质研究
    5.1 引言
    5.2 LRO/STO和Au/LRO/STO异质结制备及表征
    5.3 实验结果与讨论
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
    参考文献
附录 专有名词中英文对照表
致谢
在读期间发表的学术论文和其他成果

(7)Co/Mn基钙钛矿型金属氧化物磁和电输运性质的调控研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钙钛矿氧化物的晶体结构
        1.2.1 单钙钛矿氧化物的晶体结构
        1.2.2 层状双钙钛矿的结构
        1.2.3 双钙钛矿氧化物的晶体结构
    1.3 钙钛矿氧化物中的磁相互作用
        1.3.1 钙钛矿结构中的基本磁相互作用
        1.3.2 超/双交换相互作用
        1.3.3 RKKY交换相互作用
        1.3.4 格林菲斯相
    1.4 钙钛矿氧化物的电输运性质
        1.4.1 半导体导电模型
        1.4.2 金属-绝缘体转变
        1.4.3 磁性氧化物的巡游电子模型(IEO)
    1.5 Co/Mn钙钛矿氧化物的磁电性能研究及进展
        1.5.1 Co/Mn电子组态
        1.5.2 磁电阻效应和遂穿磁电阻效应
        1.5.3 交换偏置效应
        1.5.4 磁热效应
    1.6 Co/Mn钙钛矿氧化物存在的问题及本论文的主要工作
    参考文献
第二章 空穴掺杂的钙钛矿Pr_(1-x)Ba_xMnO_3 (0.25≤x≤0.36)中磁竞争驱动的电输运性质研究
    2.1 引言
    2.2 实验方法
        2.2.1 样品制备
        2.2.2 材料表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 晶体结构与微观形貌表征
        2.3.2 磁性能分析
        2.3.3 磁竞争驱动电输运机制的讨论
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 层状双钙钛矿PrBaCo_2O_(5+δ)的高磁电阻效应
    3.1 引言
    3.2. 实验方法
        3.2.1 样品制备
        3.2.2 材料表征
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 Dy_2CoMnO_6中本征的格林菲斯相和铁磁3d-4f相互作用
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 样品制备
        4.2.2 材料表征
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 Al掺杂La_2CoMnO_6陶瓷的异常磁性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验方法
        5.2.1 样品制备
        5.2.2 材料表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 晶体结构及微观形貌表征
        5.3.2 磁性能分析
        5.3.3 元素价态分析
        5.3.4 红外和拉曼光谱分析
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
致谢

(8)钙钛矿型稀土正交铁氧体的晶体结构和磁电性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钙钛矿型过渡金属氧化物的特性
        1.2.1 晶体结构
        1.2.2 电子结构
        1.2.3 磁性和磁结构
        1.2.4 超交换和双交换相互作用
    1.3 稀土正交铁氧体RFeO_3材料的电学性质及其研究进展
        1.3.1 RFeO_3材料的导电特性
        1.3.2 RFeO_3材料的介电性能
        1.3.3 RFeO_3材料的铁电性和磁电耦合
    1.4 稀土正交铁氧体RFeO_3材料的磁学性质及其研究进展
        1.4.1 RFeO_3材料的磁性特征
        1.4.2 RFeO_3材料的奇特磁性
    1.5 论文选题意义及主要内容
    参考文献
第二章 CeFeO_3陶瓷材料的室温多铁性的研究
    2.1 引言
    2.2 实验方法
        2.2.1 样品制备
        2.2.2 样品表征
    2.3 结果与讨论
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 CeFeO_3陶瓷材料中双交换作用驱动的自旋重定向相变
    3.1 引言
    3.2 实验方法
        3.2.1 样品制备
        3.2.2 样品表征
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 Sm掺杂CeFeO_3材料中Fe离子自旋的复合构型对介电性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 样品制备
        4.2.2 样品表征
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 RFe_(0.5)Cr_(0.5)O_3材料中的磁化强度反转和交换偏置效应
    5.1 引言
    5.2 实验方法
        5.2.1 样品制备
        5.2.2 样品表征
    5.3 结果与讨论
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
致谢

(9)氧化物薄膜与异质结生长及其磁光研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钙钛矿氧化物概述
        1.2.1 钙钛矿氧化物的晶体结构
        1.2.2 稀土钙钛矿锰氧化物的晶体结构
        1.2.3 超交换相互作用与双交换相互作用
        1.2.4 稀土钙钛矿锰氧化物的磁结构
    1.3 双钙钛矿氧化物概述
        1.3.1 双钙钛矿氧化物结构
        1.3.2 双钙钛矿氧化物R_2NiMnO_6研究进展
        1.3.3 双钙钛矿氧化物Y_2NiMnO_6研究进展
    1.4 稀土石榴石铁氧体的研究进展
        1.4.1 稀土石榴石铁氧体的科学价值与应用价值
        1.4.2 稀土石榴石铁氧体的晶体结构与磁结构
        1.4.3 稀土石榴石铁氧体薄膜磁各向异性的研究
    1.5 稀土石榴石铁氧体薄膜的超快自旋动力学研究
    1.6 本论文研究计划
    参考文献
第二章 薄膜生长和表征技术介绍及超快磁光系统搭建
    2.1 引言
    2.2 薄膜制备技术
        2.2.1 脉冲激光沉积基本原理
        2.2.2 脉冲激光沉积系统
        2.2.3 生长因素调控
    2.3 薄膜表征技术
        2.3.1 X射线衍射分析
        2.3.2 倒易空间图(RSM)
        2.3.3 拉曼光谱
        2.3.4 磁性表征
        2.3.5 X射线光电子能谱
        2.3.6 紫外可见光近红外吸收光谱
    2.4 时间分辨的磁光克尔效应系统搭建
        2.4.1 泵浦探测技术
        2.4.2 时间分辨超快泵浦探测系统总体设计
        2.4.3 飞秒激光光源
        2.4.4 位移平台控制与软件编写
    2.5 本章小结
    参考文献
第三章 双钙钛矿Y_2NiMnO_6薄膜与异质结的生长及磁性调控研究
    3.1 引言
    3.2 YNMO多晶靶材制备和基本表征
    3.3 YNMO薄膜与异质结生长
    3.4 YNMO薄膜与异质结的结构与磁性调控
    3.5 本章小结
    参考文献
第四章 Sm_3Fe_5O_(12)薄膜磁各向异性调控及CoFe/Sm_3Fe_5O_(12)异质结界面耦合的超快磁光研究
    4.1 引言
    4.2 Sm_3Fe_5O_(12)的研究进展
    4.3 Sm_3Fe_5O_(12)多晶靶材制备和基本表征
    4.4 Sm_3Fe_5O_(12)薄膜生长与应力调控
    4.5 Sm_3Fe_5O_(12)薄膜磁各向异性调控及CoFe/Sm_3Fe_5O_(12)异质结界面耦合的超快磁光研究
        4.5.1 Sm_3Fe_5O_(12)薄膜磁各向异性调控
        4.5.2 CoFe/Sm_3Fe_5O_(12)异质结界面耦合的超快磁光研究
    4.6 本章小结
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 主要创新点
    5.3 展望
    参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文和取得的其他成果

(10)双钙钛矿La2CuIrO6的结构、磁性和掺杂研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 过渡金属氧化物
    1.2 双钙钛矿型化合物
    1.3 自旋-轨道耦合作用
    1.4 第一性原理计算
    1.5 本论文的研究内容
第二章 样品的制备与表征方法
    2.1 La_(2-x)Ti_xCuIrO_6样品的制备
        2.1.1 实验所需药品
        2.1.2 样品制备流程
    2.2 样品的表征方法
        2.2.1 XRD表征
        2.2.2 Rietveld结构精修
        2.2.3 拉曼光谱表征
        2.2.4 XPS表征
        2.2.5 PPMS系统
    2.3 本章小结
第三章 La_2CuIrO_6样品的晶体结构和磁性研究
    3.1 La_2CuIrO_6样品的晶体结构表征
        3.1.1 XRD表征与Rietveld结构精修
        3.1.2 拉曼光谱与声子谱
    3.2 La_2CuIrO_6样品的磁性分析
        3.2.1 双磁相变与磁化率
        3.2.2 磁滞回线与巨矫顽力
        3.2.3 自旋排列与态密度
    3.3 本章小结
第四章 L_(a2-x)Ti_xCuIrO_6掺杂样品的晶体结构和磁性研究
    4.1 La_(2-x)Ti_xCuIrO_6掺杂样品的晶体结构分析
    4.2 La_(2-x)Ti_xCuIrO_6掺杂样品的磁性研究
        4.2.1 磁转变温度
        4.2.2 X射线光电子能谱
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 未来展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间获得的竞赛奖项
附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢

四、Magnetic Behavior of Some Rare-Earth Transition-Metal Perovskite Oxide Systems(论文参考文献)

  • [1]RCrO3(R=Ce,Pr,Tb,Tm,Lu)体系中磁及(磁)介电性能研究[D]. 樊利国. 桂林电子科技大学, 2021(02)
  • [2]过渡金属氧化物异质结的界面耦合效应及其电调控[D]. 宋京华. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
  • [3]钙钛矿氧化物RFe1-xMnxO3和RBaCuFeO5结构、磁性和磁热效应[D]. 苏磊. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
  • [4]高度有序四重钙钛矿材料的高压制备与物性调控[D]. 刘哲宏. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
  • [5]双钙钛矿铜氧化物La2CuMO6(M=Ti,Mn,Ru)的晶体化学与磁、电性质研究[D]. 孟利艳. 内蒙古工业大学, 2021(01)
  • [6]LaRhO3薄膜的生长与物性调控研究[D]. 孟智. 中国科学技术大学, 2021(07)
  • [7]Co/Mn基钙钛矿型金属氧化物磁和电输运性质的调控研究[D]. 辛扬. 中国科学技术大学, 2021(09)
  • [8]钙钛矿型稀土正交铁氧体的晶体结构和磁电性能研究[D]. 侯利. 中国科学技术大学, 2021(09)
  • [9]氧化物薄膜与异质结生长及其磁光研究[D]. 沈磊. 中国科学技术大学, 2021(09)
  • [10]双钙钛矿La2CuIrO6的结构、磁性和掺杂研究[D]. 张星宇. 南京邮电大学, 2020(03)

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一些稀土过渡金属钙钛矿氧化物系统的磁行为
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