La2/3Ca1/3MnO3的巨磁熵效应

本文对超大磁阻材料Ｌａ２／３Ｃａ１／３ＭｎＯ３的巨磁熵效应进行了研究,通过测量不同磁场下的磁化－温度曲线,发现伴随铁磁－顺磁相变有一个大的磁熵变化,这个结果表明钙钛矿锰氧化物可以作为磁致冷技术中的工作物质。     

掺杂锰氧化物和极化子行为

掺杂锰氧化物属于强关联材料,实验上明确显示出强电-声子耦合对于材料性质(如输运性质和铁磁性质)的影响.极化子是对氧化物材料中载流子行为的近似描述.顺磁状态的掺杂锰氧化物样品电阻率随温度变化关系可以用极化子理论进行很好的描述,并且数据分析还提供了与材料性质有关的微观参数.利用文章作者提出的跃迁极化子交换相互作用与材料铁磁有序温度TC联系的关系式,对掺杂锰氧化物样品磁场下的测量结果进行了数据拟合.非常好的拟合结果说明,跃迁极化子决定交换耦合及铁磁有序的物理图像和数据拟合中使用的近似是合理的.在数据拟合基础上对掺杂锰氧化物和巨磁电阻(CMR)效应的物理图像进行了讨论.     

基于双极子模型的纳米钙钛矿锰氧化物低场磁阻行为模拟研究

为理解处于铁磁金属区的掺杂钙钛矿纳米锰氧化物陶瓷体系中低场下的磁致电阻效应,本文提出了一个考虑磁矩间相互作用和磁晶各向异性能的双极子模型.理论分析和计算机模拟研究表明,这个模型能够较好地解释该Z体系在低温下的磁性行为,从而能够较好地理解颗粒间自旋极化隧穿导致的磁致电阻效应.我们还在此基础上就相似体系做了简要讨论.     

半磁半导体的磁性质

半磁半导体是一类新型的半导体。本文主要阐述半磁半导体中磁的基本性质和描述方法，讨论了顺磁态的半磁半导体和反铁磁相互作用集团的形成，并介绍了顺磁-自旋玻璃的相变。     

磁热效应材料的研究进展

磁制冷技术的发展取决于具有大磁热效应磁制冷材料的研发进展.经过长期的工作积累,特别是近20年来的努力,许多新型磁制冷材料的探索和研究极大地促进了磁制冷技术的进步.本文介绍了磁热效应的基本原理和磁制冷研究的发展历史,系统综述了低温区和室温区具有大磁热效应的磁制冷材料的研究进展,重点介绍了一些受到较为关注的磁热效应材料的最新研究成果.低温区磁制冷材料主要包括具有低温相变的二元稀土基金属间化合物(RGa,RNi,RZn,RSi,R_3Co以及R_(12)Co_7)、稀土-过渡金属-主族金属三元化合物(RTSi,RTAl,RT_2Si_2,RCo_2B_2,RCo_3B_2)以及四元化合物RT_2B_2C等,其中R代表稀土元素,T代表过渡金属.这些材料一般都具有二级相变,具有良好的热、磁可逆性,也因其合金属性具有良好的导热性.室温区磁制冷材料主要包括Gd-Si-Ge,La-Fe-Si,Mn As基,Mn基Husler合金,Mn基反钙钛矿,Mn-Co-Ge,Fe-Rh以及钙钛矿氧化物等系列.这些材料一般都具有一级相变,多数在室温具有巨大的磁热效应而受到国内外的极大关注.其中,La-Fe-Si系列是国际上普遍认为具有重要应用前景的磁制冷工质之一,也是我国具有自主知识产权的材料.本文还对磁制冷材料的发展方向进行了展望.     

斯格明子相关的螺旋磁有序体系的临界行为

介绍了与斯格明子相关的螺旋磁有序体系的临界行为.首先阐述了连续相变中的临界现象、临界指数、标度律、普适性等概念;随后介绍了磁相变体系中几种临界指数的获得方法,包括直流磁性迭代法、磁熵变法;进而,分析了几类与斯格明子相关的螺旋磁有序体系的临界行为.MnSi是典型的斯格明子材料,临界指数显示其磁性行为符合三重临界行为.MnSi的临界行为揭示:外磁场可以抑制这一体系在零场下的一级相变,使其转变为二级相变,从而在螺旋磁有序、锥形磁有序、顺磁相的三相交汇点形成三重临界点.斯格明子体系FeGe和Cu_2OSeO_3的临界行为符合三维海森伯相互作用,表明它们的磁性行为主要是由近邻的各向同性的自旋耦合作用所决定;而Fe_(1-x)Co_xSi和新发现的斯格明子体系Fe_(1.5-x)Co_xRh_(0.5)MoN的临界行为显示Co掺杂可以有效地调制其中的磁性耦合.对螺旋磁有序体系的临界行为研究表明,尽管这些体系都表现出类似的斯格明子态,但是它们的磁性耦合机制却大不相同,并且其耦合机制可以受到外界手段的调制.最后,根据普适性原理和标度方程,阐述了一种构建磁场诱导相变体系在临界温度附近H-T相图的方法.     

关于两个量子统计模型中铁磁态平均场理论的讨论

利用平均场理论讨论了零温下具有长程库仑势的电子气体和短程相互作用的费米原子气体的铁磁相变问题,比较了两个模型中铁磁转变的不同性质.     

稀土掺杂锰氧化物庞磁电阻效应

过去十多年来,具有庞磁电阻效应的稀土掺杂锰氧化物成为了凝聚态物理研究的重要领域。锰氧化物的载流子自旋极化率高,且在居里温度附近表现出很大的磁电阻效应,因此在自旋电子学中有潜在的应用前景。另一方面,锰氧化物是典型的强关联电子体系,它对目前有关强关联体系的认识提出了很大挑战。本文综述了锰氧化物的各种性质及其物理原因。全文首先概述了锰氧化物的庞磁电阻效应及其晶格和电子结构,简单介绍了其他一些庞磁电阻材料;随后综述了锰氧化物的电荷/轨道有序相及其输运性质;在第四部分简单介绍了锰氧化物中庞磁电阻效应的机制;最后讨论了锰氧化物的一些可能的应用,如低场磁电阻效应、磁隧道结、磁p＿n结以及全钙钛矿的场效应管和自旋极化电子注入装置等。     

稀土掺杂锰氧化物庞磁电阻效应

过去十多年来，具有庞磁电阻效应的稀土掺杂锰氧化物成为了凝聚态物理研究的重要领域。锰氧化物的载流子自旋极化率高，且在居里温度附近表现出很大的磁电阻效应，因此在自旋电子学中有潜在的应用前景。另一方面，锰氧化物是典型的强关联电子体系，它对目前有关强关联体系的认识提出了很大挑战。本文综述了锰氧化物的各种性质及其物理原因。全文首先概述了锰氧化物的庞磁电阻效应及其晶格和电子结构，简单介绍了其他一些庞磁电阻材料；随后综述了锰氧化物的电荷／轨道有序相及其输运性质；在第四部分简单介绍了锰氧化物中庞磁电阻效应的机制；最后讨论了锰氧化物的一些可能的应用，如低场磁电阻效应、磁隧道结、磁p-n结以及全钙钛矿的场效应管和自旋极化电子注入装置等。     

相变调控、磁热效应和反常热膨胀

相变作为广泛存在于自然界中的一种现象很早就受到了广泛的关注,并且已经被应用于相变制冷、相变存储、相变储能和负热膨胀等领域中.基于磁热、电热和机械热效应不断发展起来的固态制冷技术具有环保、高效、低噪声和易小型化等优点,被视为替代汽压缩制冷的新型制冷技术.其中,磁热效应是研究历史最悠久的一种.然而,单磁场驱动磁热效应的诸多不足限制了其固态制冷应用,如热效应幅度不够高、滞后损耗大、制冷温跨窄等,因此多场调控和多卡效应应运而生.本文主要介绍笔者团队近期开展的多场调控磁热效应、以及磁热材料的反常热膨胀行为的研究.     

Eu 掺杂双钙钛矿氧化物 Dy2CoMnO6 的磁性研究

本文通过传统的固相反应方法制备了双钙钛矿氧化物系列样品 Dy2 -xEuxCoMnO6 (x =0,0.1 ,0.3) . 利用对该系列样品的 XRD 谱线、 磁化强度随温度的变化曲线(M-T ) 、 等温磁化曲线(M-H ) 的测量, 研究了随着Eu 掺杂对类 Griffiths 相、 磁熵变等的影响. 研究表明, 双层钙钛矿氧化物 Dy2 -xEuxCoMnO6 (x =0,0.1 ,0.3) 系列样品均显示出良好的单相性; 样品在T >TG 和T 相似文献   

CeFe_(2-x)In_x合金磁性研究与CeFe_(1.95)In_(0.05)合金磁相变临界参数分析

通过等温磁化曲线和等磁场变温曲线测量与标度理论,系统研究了CeFe_(2-x)In_x合金的磁性和CeFe_(1.95)In_(0.05)合金的磁相变临界参数.结果表明:用2.5 at.%的铟替代CeFe_2合金中的铁并不能使合金中的反铁磁态在低温下完全稳定,低场下在2—80 K均能观察到反铁磁相振荡; CeFe_2与CeFe_(1.95)In_(0.05)合金的顺磁-铁磁二级相变居里温度均在230 K附近;在0—5 T磁场范围内, CeFe_(1.95)In_(0.05)合金居里温度处的最大磁熵变为3.13 J/(kg·K),相对制冷量为151.3 J/kg.通过不同方法得到的具有高度自洽性的磁相变标度临界参数均表明CeFe_(1.95)In_(0.05)合金的磁相互作用可以用基于短程相互作用的3D-Ising模型来描述.     

(La0.55Gd0.15)Sr0.3MnO3中的磁热效应

本对A位掺杂的超大磁阻材料（La0.55Gd0.15)Sr0.3MnO3的磁热效应进行了研究，通过不同温度下的等温磁化（M-H）曲线的测量和计算，发现伴随铁磁-顺磁相变出现大的磁热效应，额外的磁性交换作用将导致额外的磁熵变化。     

一级相变磁制冷材料的基础问题探究

由于一级相变磁制冷材料发生磁相变时有晶胞体积的突变,相变过程中有相变潜热存在,其磁化过程中有许多磁学问题有待于进一步探究.本文以LaFe13-xSix合金为研究对象,在现有对磁一级相变基础问题的分析基础上,对一级相变材料中系统熵变、等温熵变、绝热温变、热滞、磁滞、铁磁与顺磁态两相共存的温度区间和磁场区间、制冷能力的计算等磁学基础问题进行了较为细致的探究.分析表明,在忽略完全铁磁态和顺磁态对磁热效应的贡献时,Maxwell方程和Clausius-Clapeyron方程计算熵变的值具有等效性.等温磁化过程中升温和降温曲线包围的面积SABCE(磁滞的大小),实际上是升温过程和降温过程中磁场做的净功,等于相变潜热之差.磁滞和热滞的大小与磁化过程数据测量的时间有关,测量时间越长则滞后越小,当相变是平衡相变则滞后为零.另外,对温度和磁场诱导磁相变过程进行了分析,提出了一级相变磁制冷材料制冷能力的不同计算模型.本文对一级相变磁制冷材料的磁学基础问题研究有一定的参考价值.     

场诱导下自旋冰系统[111]方向磁相变过程的蒙特卡洛模拟

自旋冰系统因为具有与固体水(冰Ih)中氢原子构型相同的自旋排列局域规则而具有宏观量子简并的基态,即使十分接近零温也不会达到长程磁有序态.外场的诱导将破坏基态的简并而使系统达到长程磁有序.我们在最近邻铁磁相互作用的简化模型下用蒙特卡洛方法模拟了自旋冰系统在[111]方向外场下的磁相变行为.分别给出了不同温度和不同相互作用强度下的磁化曲线,分析了系统的磁化过程中自旋的取向得有序程度以及相变,探讨了相互作用强度对系统磁相变行为的影响.     

轨道重构对LaTi_(1-x)Mn_xO_3磁性质的影响

详细研究了锰掺杂量为x=0.1,0.3,0.5的LaTiO3样品中轨道重构对磁性质的影响.氧含量过掺杂的母体LaTiO3未出现任何转变,但在锰掺杂的样品中80K附近出现明显的磁性质转变行为.锰掺杂量x=0.1的样品在温度小于45K低场情况下,伴有磁化强度的涨落,表明了在材料中电子相分离的出现.随着锰掺杂量的增加,通过对Ti 3+离子t2 g轨道的有序的影响进而增强了体系的反铁磁成分.     

Ba2+掺杂钙钛矿Bi0.5Ca0.5MnO3多晶材料的结构、磁性和输运性质研究

本文系统地研究了具有电荷有序(CO)和C型反铁磁(AFM)磁结构的钙钛矿锰氧化物Bi0.5Ca0.5-xBaxMnO3(x=0,0.03,0.05,0.07 and 0.10)的结构、磁性和电输运性质.系统晶格对称性保持Pnma空间群正交结构不变.随着Ba掺杂浓度的提高,电荷有序转变温度和反铁磁转变温度明显降低,表明掺...     

哈斯勒合金Ni50Mn35In15的马氏体相变及其磁热效应

利用电弧炉熔炼了Ni50Mn35In15多晶样品,根据磁性测量对其马氏体相变和磁热效应进行了系统研究.结果表明.随着温度的降低,样品在室温附近先后发生了二级磁相变与一级结构相变特征的马氏体相变,导致它的磁化强度产生突变.同时通过低温下的磁滞回线的测量发现样品存在交换偏置行为,表明低温下马氏体相中铁磁和反铁磁共存.此外,根据Maxwell方程,计算了样品在马氏体相变温度附近的磁熵变,当温度为309 K,磁场改变5 T时,样品的磁熵变可达22.3 J/kg K.     

非晶合金的磁热效应及磁蓄冷性能

非晶合金的功能物性开发是突破非晶合金应用瓶颈的关键点之一.磁相变是非晶合金的一个重要特征.利用非晶合金的磁相变所带来的独特效应,可以将其应用于制冷领域.一方面非晶合金的磁热效应可以作为磁制冷材料应用于磁制冷机,另一方面非晶合金的比热突变可以作为磁蓄冷材料应用于低温制冷机.本文就非晶合金的磁热效应和磁蓄冷性能的原理、特征及其应用前景进行了详细介绍.     

反钙钛矿结构GaCMn_3纳米晶的磁热效应和临界行为研究

我们通过高能球磨的方法,制备出平均晶粒尺寸为45纳米(nm)的GaCMn_3纳米晶样品,并研究了其磁热和铁磁-顺磁相变的临界行为.在磁场变化2T时,相比于块体GaCMn_3,虽然纳米晶GaCMn_3的磁熵变(-ΔSM)减小了,但是其相对磁制冷能力(RCP)却增强了.通过Kouvel-Fisher方法,我们确定了GaCMn_3纳米晶铁磁-顺磁相变的临界指数β=0.463和γ=1.161,根据Widom标度理论,得出第三个临界指数δ=3.51.这些临界指数和平均场模型的临界指数(β=0.5,γ=1.0,andδ=3.0)很接近,表明GaCMn_3纳米晶中的铁磁耦合是长程的.