双钙钛矿Ba2MnTeO6的磁性研究

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在过渡金属氧化物材料中存在多种自由度(电子、轨道、自旋和晶格)的相互耦合和竞争,会促使其表现出许多奇特的物理性质,例如丰富的磁性、金属绝缘体转变、铁电性、超导电性、磁致多铁性、巨磁电阻效应等。在众多的研究领域中,三角晶格反铁磁体系(Triangular Lattice Antiferromagnets,TLAFs)的研究备受关注。因为在此类材料中,过渡金属离子之间会呈现出特殊的三角排列,所以出现了自旋失措现象。而且由于磁性导致的对称性破缺,会使得体系中也存在铁电性,为我们寻找磁致多铁材料提供了可能。虽然过去对具有三角晶格反铁磁体系的研究取得了较多的成果,但是由于不同材料体系的特殊性,仍然有许多问题值得我们去探索与研究。本论文重点关注具有三角晶格的双钙钛矿氧化物材料Ba2MnTeO6,本文采用实验与理论相结合的方法,探究双钙钛矿氧化物材料Ba2MnTeO6的相关性质,通过高温固相法制备双钙钛矿型氧化物Ba2MnTeO6及其掺杂样品,然后详细研究其形貌特征和磁性,利用理论计算研究材料的晶格结构和磁基态。整个论文的结构如下:第一章,首先概述了双钙钛矿型氧化物的研究背景、晶体结构、及掺杂对双钙钛矿氧化物物理性质的影响。然后对三角反铁磁体系中存在的磁性阻措现象进行了着重介绍。第二章,一方面简要介绍了本论文研究过程中所用到的制备方法和表征手段,包括材料结构表征、形貌表征、磁性表征、光学性能表征中使用的仪器设备及原理的介绍;另一方面介绍了第一性原理计算和蒙特卡罗模拟的一些理论基础。第三章,详细介绍了Ba2MnTeO6样品的制备方法,通过实验手段表征并分析了样品的结构及形貌特征,围绕着Ba2MnTeO6样品展开了一系列的磁性测量,并对其磁性能做出相应的分析,结合理论计算和蒙特卡罗模拟对低温下的磁基态给出相应的研究。研究结果发现Ba2MnTeO6在温度低于110 K时存在类自旋玻璃行为,23 K以下样品为反铁磁相。第四章,探索了掺杂型双钙钛矿Ba2-xAxMnTeO6(A=K,La)的结构特征与磁性。通过A位不同离子的掺杂,探究电子与空穴掺杂对Ba2MnTeO6样品磁性的影响。研究结果发现,电子和空穴掺杂均能使材料由反铁磁向亚铁磁转变。第五章,全文总结与展望。
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