3d過(guò)渡族金屬氧化物單晶的生長(zhǎng)及物性研究.pdf

1、自人們?cè)谶^(guò)渡族Cu氧化物中發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)和Mn氧化物中發(fā)現(xiàn)超大磁電阻效應(yīng)后，過(guò)渡族金屬氧化物的研究迅速成為凝聚態(tài)物理和材料科學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。人們?cè)噲D通過(guò)改變各種條件，如用不同的元素進(jìn)行替代，外加壓力、電場(chǎng)或磁場(chǎng)，采用光輻照等手段來(lái)研究材料的結(jié)構(gòu)、電磁性能的變化及其產(chǎn)生的原因，探討其中的物理機(jī)制。
　　 本文以部分3d過(guò)渡族金屬氧化物單晶材料為研究對(duì)象，系統(tǒng)地研究了在此類(lèi)單晶材料中的元素?fù)诫s效應(yīng)和光磁效應(yīng)。以期加深和拓寬對(duì)這些

2、材料基態(tài)性質(zhì)的理解。在Mn位摻Cu的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)Mn氧化物L(fēng)a1-xPbxMnO3單晶的鐵磁區(qū)觀察到了再入的金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變(MIT)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種再入的MIT溫度T*隨Cu摻雜量的增加而升高但不隨磁場(chǎng)變化，此外在T＜T*溫區(qū)還存在明顯的磁電阻(MR)效應(yīng)，我們將觀察到的現(xiàn)象主要?dú)w因于無(wú)序(由Cu摻雜引入)引起的載流子局域化所致。在Co摻雜的La1-xPbxMnO3單晶中發(fā)現(xiàn)隨溫度的降低，樣品的磁化強(qiáng)度曲線(xiàn)依次出現(xiàn)3個(gè)轉(zhuǎn)變，分別對(duì)應(yīng)于

3、高溫區(qū)的短程鐵磁關(guān)聯(lián)、中間溫區(qū)長(zhǎng)程鐵磁序的形成和低溫區(qū)的團(tuán)簇玻璃態(tài)，這些轉(zhuǎn)變?cè)谙鄳?yīng)的電阻率和MR曲線(xiàn)上也有反映。結(jié)果說(shuō)明在這個(gè)Co摻雜單晶樣品中存在著本征的相分離現(xiàn)象。Ti摻雜對(duì)Ca3Co4O9單晶物性的影響具有明顯的各向異性。當(dāng)Ti摻雜量較小時(shí)，體系的面內(nèi)電磁性質(zhì)變化不是很明顯，僅在摻雜量為0.8時(shí)有一個(gè)突變。而在整個(gè)摻雜范圍內(nèi)，體系的面間物性都發(fā)生很大的變化。摻雜量不同時(shí)Ti的占據(jù)位置不同是造成上述現(xiàn)象的主要原因。另外，所有摻雜樣品

4、的面間熱電勢(shì)在低溫下都有一個(gè)陡然上翹行為且磁場(chǎng)對(duì)此低溫?zé)犭妱?shì)有抑制作用，我們認(rèn)為這里的低溫?zé)犭妱?shì)上翹主要來(lái)源于體系中自旋漲落的增加。在對(duì)層狀Mn氧化物L(fēng)a1.2Sr1.8Mn2O7(LSMO-327)單晶的光磁效應(yīng)研究中發(fā)現(xiàn)，其三維磁轉(zhuǎn)變溫度T3DC在波長(zhǎng)λ=532nm的激光照射下明顯地向低溫移動(dòng)，但二維磁轉(zhuǎn)變溫度T2DC幾乎不受影響。我們基于LSMO-327的交換耦合各向異性以及光誘導(dǎo)載流子從O-2p(pz)軌道向Mn4+-3d eg