兩種化合物的相變及磁性研究.pdf

1、具有龐磁電阻(CMR)效應(yīng)的Mn基鈣鈦礦氧化物所表現(xiàn)出的獨(dú)特物理性質(zhì)蘊(yùn)藏著潛在的應(yīng)用前景,而且,對(duì)龐磁電阻物理本質(zhì)的認(rèn)識(shí)涉及強(qiáng)關(guān)聯(lián)物理中很多基礎(chǔ)性問(wèn)題,因此,這類氧化物一直是人們研究的熱點(diǎn)。本論文主要目的是探討Mn基鈣鈦礦氧化物中絕緣體-金屬(I-M)轉(zhuǎn)變和CMR效應(yīng)可能的物理起因。雖然目前提出了很多不同的理論和模型,但是都不能對(duì)已有實(shí)驗(yàn)觀察給予合理的解釋。
　　在本文中,簡(jiǎn)單綜述了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)Mn基氧化物的基本電特征和磁特征,并介

2、紹了目前在一定程度上被人們所接受的用來(lái)解釋Mn基氧化物中I-M轉(zhuǎn)變和CMR效應(yīng)起因的理論和模型,如基于雙交換機(jī)理的唯象模型,電荷局域化模型,自旋-極化子模型以及基于相分離提出的二相唯象模型等。在文章中用滲流模型來(lái)計(jì)算Mn基鈣鈦礦氧化物中絕緣體-金屬(I-M)轉(zhuǎn)變溫度TC,H。關(guān)于滲流主要討論了滲流的基本概念,滲流臨界指數(shù)以及其中兩個(gè)重要參數(shù),滲流閾值和滲流幾率的求取。詳細(xì)介紹了隨機(jī)阻抗網(wǎng)絡(luò)模型的建立及求解方法,并用其模擬了兩相系統(tǒng)的導(dǎo)電

3、行為,并對(duì)這一結(jié)果用滲流理論求轉(zhuǎn)變溫度。作為模型中的參數(shù),網(wǎng)格大小N和隨機(jī)矩陣的生成方法,它們的改變對(duì)模型計(jì)算結(jié)果的影響也給予了詳細(xì)的討論。在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上,提出Mn基鈣鈦礦氧化物在 TC附近發(fā)生動(dòng)力學(xué)相分離的可能性,進(jìn)而用蒙特卡羅方法生成了由PMI和FMM隨機(jī)分布的阻抗網(wǎng)絡(luò)。以此為基礎(chǔ)提出的模型定性分析了 Mn基鈣鈦礦氧化物中的主要實(shí)驗(yàn)特征,如高溫順磁絕緣體行為、低溫鐵磁金屬性行為以及在居里溫度 TC處發(fā)生的絕緣體到金

4、屬的轉(zhuǎn)變。利用所建立的模型,對(duì)外加磁場(chǎng)下的電子輸運(yùn)行為也進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明,外加磁場(chǎng)使得I-M轉(zhuǎn)變移向高溫且轉(zhuǎn)變附近電阻大幅度下降,從而導(dǎo)致TC,H附近出現(xiàn)CMR現(xiàn)象。并且,隨著外加磁場(chǎng)的增加,轉(zhuǎn)變溫度TC,H呈線性增加。
　　自從諸如poly-BIPO, m-PDPC, p-NPNN等有機(jī)鐵磁性聚合物的發(fā)現(xiàn),基于低維純有機(jī)聚合物或高分子的磁性材料引起了人們的廣泛關(guān)注。聚合物,如 m-PDPC等,在過(guò)去的研究中,已采用 Kond

5、o-Hubbard哈密頓量模型來(lái)描述該磁性系統(tǒng),并且通過(guò)平均場(chǎng)近似和量子蒙特卡羅方法研究發(fā)現(xiàn),該磁性系統(tǒng)的基態(tài)呈現(xiàn)鐵磁磁有序。在本學(xué)位論文中,將選擇有機(jī)聚合物poly-BIPO作為研究對(duì)象,并將其描述為準(zhǔn)一維的Ising-Heisenberg型的―之‖字型自旋鏈模型,并且采用有限溫度的量子轉(zhuǎn)移矩陣方法,對(duì)其熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行較系統(tǒng)的研究。由數(shù)值結(jié)果,發(fā)現(xiàn):當(dāng)側(cè)自由基和主鏈間沒(méi)有磁性耦合作用時(shí),且主鏈內(nèi)都為反鐵磁相互作用,磁性系統(tǒng)的熱容量隨溫

6、度的變化表現(xiàn)為一個(gè)圓形的比熱峰結(jié)構(gòu);但是,當(dāng)主鏈的磁性耦合作用為鐵磁-反鐵磁交錯(cuò)耦合時(shí),系統(tǒng)的熱容量隨溫度的變化曲線表現(xiàn)為雙峰結(jié)構(gòu),該行為的出現(xiàn)是來(lái)源于系統(tǒng)內(nèi)鐵磁激發(fā)和反鐵磁激發(fā)之間的競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí),在考慮側(cè)基與主鏈間的相互作用時(shí),如果主鏈內(nèi),以及主鏈和側(cè)自由基的磁性相互作用都為反鐵磁相互作用時(shí),該系統(tǒng)的熱容量仍然只表現(xiàn)為一個(gè)圓形的比熱峰;但如果,主鏈的磁性耦合作用為反鐵磁相互作用,而側(cè)基與主鏈間的磁性耦合為鐵磁相互作用,該磁性系統(tǒng)將表現(xiàn)為