关于La_2CuO_(4-y)反铁磁性的研究

本文测量了三个不同制备条件的 La_2CuO_(4-y)样品以及原材料 CuO 样品在液氮温度以上的比热,实验发现四个样品在200K 附近都有明显的比热反常峰,分析表明 La_2CuO_(4-y)的比热反常并非 CuO 杂质相引起,而是样品发生反铁磁有序相变所致.在 Nèel 温度 T_N 附近,磁比热按 C_M∝1n|T-T_N|规律变化,与二维伊辛模型基本吻合,很小的熵变则表明大的零点量子自旋涨落的存在.其磁化率变化服从居里-外斯定律,并计算出 Cu^(2+)的有效磁矩为～0.6μ_B.低温下电阻按 InR∝(T_c/T)^(1/3)规律变化,表现为二维空穴导电机制.     

(La1-xCex)2/3Ca1/3MnO3体系的输运性质和反常磁特性研究

本文报告了对Ce掺杂锰氧化物(La1-xCex)2/3Ca1/3MnO3 (x=0～1.0)系列样品的输运特性和反常磁特性的研究结果.实验表明,Ce掺杂对Tc有明显的抑制作用,整体上电阻率随Ce掺杂含量增加而上升,在外加磁场时表现出极大的磁电阻效应.磁化强度随温度变化的曲线出现了两个转变,高温处对应于Mn离子磁矩的铁磁金属转变,低温处的转变则对应于Ce离子磁矩自旋有序排列的形成.表明Ce掺杂引起样品中铁磁双交换作用和反铁磁超交换作用之间的竞争,Ce离子与Mn离子有很强的相互作用.随Ce掺杂含量的增加,铁磁有序转变温度下降,而反铁磁有序转变温度则向高温处移动,铁磁区域明显减小.     

LaCu氧化物也具有超导电性

在LaCu氧化物中掺入适量的Ba或Sr后,样品具有超导电性,这已为大家所熟知.现已发现,不掺其他元素的LaCu氧化物也能成为超导体,并且临界温度高达40K.一些研究还表明,这种化合物可能转变到反铁磁相,其低温相是反铁磁相还是扭导相与La和氧的浓度有很大关系.人们普遍认为仔细研究纯的LaCu氧化物,对搞清新的氧化物超导电性的机制具有十分重要的意义. 一、LaCu氧化物也能超导 1987年2月,法国研究人员已经得到了La2CuO_(4-y)超导的证据[1].电阻率的测量表明,在40K附近有一很尖锐的转变.在转变温度以上电阻的行为是半导体性的,即随温度的减小…     

Zn掺杂La2CuO4热电势和磁化率研究

测量了La2CuO4掺Zn样品在不同降温速率下(330K保温05h,然后分别以6Kh,02Ks的速度降到8K)的直流磁化率和热电势.实验结果表明,反铁磁温度TN不随降温速率变化而变化,其直流磁化率也未受很大影响.高温热电势弱的温度依赖关系表明为极化子气体的贡献.热电势在转折温度Tdrop之下的快速降低是由于二维反铁磁涨落的贡献.热电势在更低温度的拐点TS与载流子的局域化有关.降温速率变化时,Tdrop和TS都有明显的变化.Zn掺杂对Tdrop和TS没有明显影响,但导致了更强的载流子局域化.讨论了上述现象产生的物理图像 关键词： La2CuO4 直流磁化率 热电势     

热处理对钙钛矿锰氧化物La_(0.95)Sr_(0.05)MnO_3离子价态和磁结构的影响

对于磁性氧化物的磁有序,传统的观点用超交换相互作用(SE)和双交换相互作用(DE)模型进行解释,其出发点都建立在全部氧离子是-2价的基础上.例如,对于LaMnO_3,认为其中的La和Mn都处于+3价,用SE模型解释相邻Mn~(3+)离子间的反铁磁序;当以二价的Sr离子替代一部分La离子后,认为等量的Mn~(3+)离子变为Mn~(4+)离子,用DE模型解释相邻Mn~(3+)和Mn~(4+)离子间的铁磁序.然而,事实上在氧化物中存在一部分负一价氧离子.Cohen[Nature 358 136]利用密度泛函理论计算了BaTiO_3的价电子态密度,结果得到只有Ba离子的化合价与传统观点相同,为+2价;而Ti和0分别为+2.89价和-1.63价,不是传统观点的+4价和-2价,但是与多年来关于氧化物电离度的研究[Rev.Mod.Phys.42 317]和X射线光电子谱(XPS)的研究结果相符合.本文经过不同热处理条件制备了名义成分为La_(0.95)Sr_(0.05)MnO_3的三个样品,通过对样品的XPS分析,发现样品中不存在Mn~(4+)离子,只存在Mn2+和Mn~(3+)离子,平均价态随热处理程序的增加而升高.尽管三个样品有相同的晶体结构,但磁矩明显不同.对于这样的性能,不能用SE和DE模型解释其磁结构.利用本课题组最近在研究尖晶石结构铁氧体磁有序过程中提出的O 2p巡游电子模型解释了这种现象,利用样品在10 K的磁矩估算出的Mn离子平均价态变化趋势与XPS分析结果一致.O 2p巡游电子模型的出发点建立在氧化物中存在一部分负一价氧离子的基础上,这是其与SE和DE模型的根本区别.     

La0.7-x(Sm,Er,Dy)xSr0.3MnO3体系的相分离和渗流相变

通过M-T曲线、M—H曲线、ESR曲线研究了La0.7-x(Sm,Er,Dy)xSr0．3MnO3体系的磁相变．从ESR信号显示,对Er和Dy掺杂在居里温度以上,顺磁相中分离出铁磁团簇,随温度降低呈现渗流相变．稀土锰氧化物的居里温度、宏观磁性和微观磁性不仅取决于A位稀土离子掺杂引起晶格的畸变,而且取决于A位离子掺杂引起的额外磁矩．     

层状钙钛矿La1.3Sr1.7Mn2-xCuxO7的磁性及电特性

通过固相反应烧结法成功制备了层状钙钛矿La1.3Sr1.7Mn2-xCuxO7多晶,主要研究了其磁电特性.结果表明,样品为Sr3Ti2O7型钙钛矿结构.随着温度的降低,其磁性经历了一个很复杂的转变过程.当x=0时,在T*=231 K出现二维短程铁磁有序,在Tc=114 K出现三维长程铁磁有序,在TN=56 K出现倾斜的反铁磁转变.当x=0.05时,Cu替代使得T*,Tc和TN减小.其电特性表明,La1.3Sr1.7Mn2-xCuxO7多晶呈现出双峰现象,这是由于钙钛矿结构锰氧化物共生现象造成的.虽然5%Cu替代,降低了金属一绝缘体转变温度,但是却增强了磁电阻效应.     

原子簇La8-xBaxCuO6的原子磁矩和自旋极化的电子结构研究

利用MS-Xα方法研究了化合物La2-yBayCuO4的原子磁矩和自旋极化的电子结构.理论计算得到母相氧化物La2CuO4的Cu原子磁矩为0.37μB,与实验值0.48±0.15μB基本一致. 研究结果显示, 由于Ba原子对部分La的替代,使构成化合物的基本原子簇La8-xBaxCuO6的点群对称性降低,分子轨道简并度解除,轨道杂化效应增强,减弱了氧化物的(准)二维特性,导致Cu-O层与其近邻原子层的耦合增强,因此影响了原子层间的电荷迁移方向,对Cu-O层中载流子的性质有重要影响. 由于Ba掺杂在化合物中产生的空穴,不仅进入O格点,也同时进入Cu格点,对Cu-O层上Cu和O原子价态、磁矩以及电子态密度分布有重要影响. 研究结果认为,由于掺杂产生的空穴对化合物超导电性的影响具有两面性:初期掺杂有利于产生超导电性;当掺杂较多时抑制超导电性. 这是导致La214体系的超导转变温度Tc随掺杂量y的变化(即Tc-y拱形曲线)的一个重要原因.     

金属离子掺杂对CuO基纳米复合材料的交换偏置调控

为了研究反铁磁基体中掺杂的金属离子对交换偏置效应的影响, 本文采用非均相沉淀法制备了纳米复合材料. X射线衍射图(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM) 照片清晰表明CuO纳米复合样品具有统一的颗粒尺寸, 约为80 nm. 通过体系中掺杂磁性金属离子Ni和Fe, 实现了亚铁磁MFe₂O₄ (M=Cu, Ni)晶粒镶嵌在反铁磁(AFM) CuO 基体中. 在CuO基体中加入少量的Ni能改变两相交界面的磁无序从而生成类自旋玻璃相, 相应提高对铁磁相磁矩的钉扎作用. 同时, 场冷过程中反铁磁相内形成磁畴, 冻结在原始状态或磁场方向上, 畴壁也起到钉扎铁磁自旋的作用, 进而提高交换偏置效应. 随后加入的Ni 会生成各向异性能较大的NiO, 也能够提高交换偏置场. 在带场冷却下, 所有样品均发生垂直交换偏置, 也证明了样品在场冷过程中形成了自旋玻璃相, 正是由于亚铁磁与自旋玻璃相界面上的磁交换耦合, 才导致回线在整个测量范围内发生了向上偏移. 零场冷却和场冷却(ZFC/FC)情况下磁化强度与温度变化曲线(M-T)说明在这些复合材料中的交换偏置效应是由于存在亚铁磁颗粒和类自旋玻璃相界面处的交换耦合作用. 研究发现随着持续掺杂Ni离子, 交换偏置场先缓慢增加后又急剧增加, 生成各向异性能高的反铁磁相NiO 和反铁磁相内的畴态组织是这一结果的原因.     

(Pr,La)_(2-x)Ce_xCuO_4单晶的极低温热传导行为

本文研究了Pr1.27La0.7Ce0.03CuO4和Pr2CuO4单晶的低温热导率行为,在极低温下热导率(κ)随磁场的变化显示出低场下的凹陷和高场下的平台现象.这种现象很可能是顺磁离子散射声子的作用引起的,在Pr2CuO4单晶的比热测量结果中,肖特基峰随磁场的变化关系表明样品中确实含有少量的顺磁离子,并且其零场下基态能级存在劈裂.因此,这些顺磁离子很可能是Pr4+离子.该结果表明铜氧化合物高温超导体中声子与自旋的强烈耦合作用.     

K_2AgF_4和Cs_2AgF_4的电子结构和磁性（英文）

采用第一性原理计算我们研究了Jahn-Teller(JT)畸变诱导下K2AgF4和Cs2AgF4中的轨道有序和磁性.K2AgF4的基态是层内反铁磁态(AFM2),此时最近邻的Ag2+磁矩互为反平行,而它们的轨道则是相互平行的.Cs2AgF2+4的基态是层间反铁磁态(AFM1),同一AgF2层中的Ag2+磁矩相互平行,与近邻的AgF2层中Ag磁矩互为反平行.这两种体系磁性基态都可以用Goodenough-Kanamori规则进行很好的解释.     

Slater绝缘体的磁性和能带计算研究

Slater相变是一种由于反铁磁序形成而导致的金属—绝缘体相变.本文采用第一性原理密度泛函计算方法研究了两种Slater绝缘体材料NaOsO_3和Cd_2Os_2O_7的电子结构,进而研究了反铁磁序排列、自旋轨道耦合和电子关联对其电子结构以及相变性质的影响.研究结果表明,非磁相的NaOsO_3具有金属性;而G型线性反铁磁结构是驱动NaOsO_3发生Slater相变的磁基态.此外,研究结果表明,非磁相的焦绿石Cd_2Os_2O_7的能带结构在费米能级处是连续的,表现为金属性;并且带有磁阻挫的Cd_2Os_2O_7发生Slater相变的条件十分苛刻,只有在自旋轨道耦合和1.8 eV电子关联的共同作用下一种全进—全出非线性反铁磁结构才能使其发生Slater相变.说明全进—全出非线性反铁磁结构是使Cd_2Os_2O_7发生Slater相变的磁基态,而自旋轨道耦合和1.8 eV的电子关联在消除磁阻挫上起到了关键作用.     

La2CuO4型超导体中电荷有序行为的超声衰减特性研究

本文系统研究了La2CuO4型超导体中电荷有序行为相关的超声衰减特性。在La1．88-y，NdySr0．12CuO4系列样品中观察到由于动态及静态的电荷条纹与晶格之间耦合而导致的超声声速和衰减异常。不同磁场下La1.88Sr0.12-xBaxCuO4系列样品的超声衰减特性表明x≤0．04的样品中存在局域的电荷条纹有序，外加磁场压制超导电性后能够导致局域电荷条纹序的增强。实验结果表明电声子相互作用在铜氧化物超导体的电荷有序现象中扮演着重要的角色。     

La1.48Nd0.4Sr0.12CuO4的结构相变研究

用高分辨电镜观察了室温下La1.48Nd0.4Sr0.12CuO4和La1.88Sr0.12CuO4样品的原子结构像,观察到了其中的La2O2层和CuO2层沿c轴方向交叉堆砌.这两个样品的微结构非常相似,说明Nd掺杂没有造成周期性的调制结构.用变温X射线研究了La1.48Nd0.4Sr0.12CuO4样品中低温正交(LTO)到低温四方(LTT)结构相变,给出了晶格常数随温度的演化过程.     

La0.7Sr0.3-x□xCoO3(0≤x≤0.2)钴氧化物中锶空位诱导的自旋态转变效应

研究了锶空位对La0.7Sr0.3-x□xCoO3(0≤x≤0.2多晶钴氧化物结构、磁性和输运性质的影响.结果表明:随着锶空位浓度x的增大,A位阳离子无序度增大,导致铁磁双交换作用减弱及反铁磁超交换作用增强,两者相互竞争,出现团簇自旋玻璃态;空位浓度超过10%后,Co-O键长迅速减小,导致晶体场劈裂能加大,大部分三价钴离子以低自旋态出现,系统基态为类超顺磁态,同时样品发生金属-绝缘体相变.     

高压增氧T''相 R2CuO4+δ(R=Nd～Tm)低温磁性研究

T'相R2CuO4稀土铜氧化合物由于尺度效应而产生弱铁磁性行为已经被人们关注,报导了通过高温高氧压(6 GPa,1 000 ℃)合成稀土T'相R2CuO4(R＝Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er和Tm)化合物的结构和磁学性能.磁化率曲线显示,在低温下所有的高压增氧R2CuO4样品都出现新的低温弱铁磁性反常行为,转变温度在28 K附近.新的低温弱铁磁性行为是由于CuO2面上微量氧空穴的掺入,使处于反铁磁有序CuO2面形成局域化的铁磁性团簇造成.实验证明新发现的低温弱铁磁性行为与尺度效应产生弱铁磁性行为属于完全不同的物理机制.结果还预示T'相R2CuO4稀土铜氧化合物很难通过空穴掺杂而实现超导.     

反铁磁铜氧化合物中的磁致形状记忆

La2-xSrxCuO4(以下称LSCO)是最早发现的高温超导体之一.当x≈0.15时,它具有最高的超导转变温度,Tc=33K.对于x<0.02的轻度掺杂,材料的低温相是反铁磁绝缘体.在室温以上时,层状化合物LSCO晶格具有四方对称性;当冷却样品通过特征温度To,将发生从四方到正交的结构相变.此时,晶体发展出一种被称为孪晶的畴结构,被畴壁分开的相邻区域具有不同的晶轴取向.正交结构的晶格常数a=05339nm,b=0.5422nm,两者相差约1%.为了探求高温超导机理,LSCO曾被广泛深入地研究.由于在超导LSCO中根本不存在41meV反铁磁自…     

钙钛矿锰氧化物(La_(1-x)Eu_x)_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7(x=0,0.15)的磁性和电性研究

通过传统固相反应法制备了钙钛矿锰氧化物(La1-xEux)4/3Sr5/3Mn2O7(x=0,0.15)多晶样品,并且对其磁性和电性进行了研究.磁性测量表明:随着温度的降低,样品经历了一个复杂的转变过程,在温度为T*时经历二维短程铁磁有序转变,在温度为TC时进入三维长程铁磁态.随着Eu的掺杂,T*和TC减小,并且样品(La0.85Eu0.15)4/3Sr5/3Mn2O7在低温区表现出自旋玻璃行为.电性质测量表明:在母体La4/3Sr5/3Mn2O7中La位掺杂Eu后电阻率明显变大,金属绝缘转变温度TMI降低,磁电阻峰值增大.这些影响归因于较小的Eu3+离子替代La3+离子导致平均离子半径减小,晶格发生畸变.此外,较小的Eu3+离子优先占据层间岩盐层的R-site,使La3+,Sr3+,Eu3+离子在(La0.85Eu0.15)4/3Sr5/3Mn2O7中的分布更加有序,所以x=0.15的样品的ρ-T曲线只有一个峰.     

氧掺杂形成的T′-R2CuO4(R=Nd,Sm,Eu)化合物中的铁磁性团簇

本文报道了一个由氧掺杂产生的T′相R2CuO4系列化合物中位于28K附近的公有的磁反常现象.分析表明磁反常的产生对应着掺杂到CuO2面上微量的空穴在反铁磁背景中形成的铁磁性团簇.文中分析了晶格畸变对铁磁团簇大小的影响.实验结果还证明顶点氧在空穴载流子在CuO2面上的传输过程中起着至关重要的作用.     

多晶钙钛矿锰氧化物中的巨磁电阻与磁场关系

本论文研究了多晶锰氧化物磁电阻和磁场的关系,在低温和低场下,磁性纳米团簇的磁矩转动和晶粒边界的自旋二级隧穿对磁电阻起主要作用因高于Tc时,由弱化强度随温度关系的实验结果指出顺磁态中已出现铁磁团簇,因此它类似于磁性颗粒膜中的巨磁电阻（CMR）机制;在顺磁－铁磁相变区,既有颗粒贡献又有界面的隧道贡献,这一理论模型与多晶La0.825Sr0.175MnO3中的实验结果很好地吻合。