(Tb1-xYx)2Ti2O7的單晶生長與低溫物性.pdf

1、過渡金屬元素的d殼層易于失去一個(gè)或多個(gè)電子導(dǎo)致電子或自旋結(jié)構(gòu)的巨大差異。這類金屬氧化物具有很多非常奇特的性質(zhì)，例如燒綠石結(jié)構(gòu)的Tb2Ti2O7是一種自旋液體材料，即使在絕對零度下，這種材料中的Tb3+自旋依然持續(xù)地漲落，晶體場理論的計(jì)算表明Tb3+的基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)均為特殊的雙重態(tài)結(jié)構(gòu)，目前該體系的磁性和自旋動(dòng)力學(xué)過程依然不甚明朗。針對存在的問題，本論文主要研究了(Tb1-xYx)2Ti2O7單晶的磁化率、比熱和熱導(dǎo)率等低溫物性，探討了

2、非磁性離子(Y3+）摻雜對該體系物性的影響，此外還研究了另一種層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的GdBaMn2O5.0單晶的低溫?zé)醾鲗?dǎo)性質(zhì)。論文正文部分分為三章，每章主要內(nèi)容概述如下:
　　 第一章綜述了過渡金屬氧化物的一些特征性質(zhì)。簡單介紹了阻挫的機(jī)制及自旋液體材料的研究，然后詳細(xì)描述了自旋液體材料Tb2Ti2O7的晶體結(jié)構(gòu)、磁性質(zhì)、μSR、中子衍射及比熱的測量結(jié)果，本章后半部分對強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系GdBaMn2O5.0進(jìn)行了一些介紹，包括其特殊的層狀

3、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，稀土離子層中氧離子的擴(kuò)散機(jī)制，磁性質(zhì)及可能的磁結(jié)構(gòu)等。
　　 第二章主要介紹了浮區(qū)法生長非磁性Y摻雜的(Tb1-xYx)2Ti2O7單晶O=0，0.1，0.5)的方法，我們改進(jìn)了文獻(xiàn)中的單晶生長條件，獲得了高品質(zhì)(Tb1-xYx)2Ti2O7單晶，并在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)測量了其磁性質(zhì)、比熱及部分熱輸運(yùn)性質(zhì)。在～80K時(shí)，(Tb1-xYx)2Ti2O7單晶(x=0，0.1，0.5）中開始出現(xiàn)短程磁關(guān)聯(lián)相互作用，非磁性離子Y

4、的摻雜并沒有顯著地改變Tb2Ti2O7的磁性質(zhì)，但大幅地降低了體系內(nèi)的關(guān)聯(lián)相互作用并導(dǎo)致Tb3+晶體場能級劈裂的加劇。Tb2Ti2O7內(nèi)部持續(xù)的自旋漲落抑制了聲子的導(dǎo)熱，而Y的摻雜引起的無序度增加導(dǎo)致聲子導(dǎo)熱被抑制得更為顯著。
　　 第三章簡要介紹了GdBaMn2O5.0單晶的低溫?zé)彷斶\(yùn)研究。低溫下GdBaMn2O5.0中只有聲子參與導(dǎo)熱，表現(xiàn)出了典型的聲子導(dǎo)熱行為。而高溫段Mn3+/Mn2+開始形成長程反鐵磁有序時(shí)出現(xiàn)的磁振子