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磁性和铁电性对许多现代技术起着非常重要的作用，对磁电耦合效应，即多铁性材料的探索，越来越引起人们的兴趣。在非共线螺旋自旋有序系统中，铁电和磁有序耦合效应可以用Dzyaloshinskii-Moriya和自旋电流来描述。而最近的实验表明，螺旋自旋有序并不是磁电耦合和铁电产生的唯一前提。Ca3Co2-xMnxO6（以下称CCMO）体系中铁电的发现毫无疑问地证实了，共线自旋有序也能够产生铁电性。
本论文关注的CCMO（x～1）多铁性体系属于失措的伊辛链磁体。CCMO体系中存在沿着c轴方向排列的各向异性自旋链，Co2+（S=1/2）和Mn4+（S=3/2）离子空间上沿c轴交替排列，形成竹↑↑↓↓自旋序。每条链被其它六条链包围，中间由Ca2+分离，在ab平面内形成一个三角形的排列。对于每一条链内，与对称超交换作用相关的交换收缩导致平行自旋间的键缩短，而反平行自旋间的键拉长，因此产生铁电极化。
本论文首先介绍了多铁性材料、物理机制及CCMO的研究现状，简述了制备方法和工艺流程。详细说明了实验的测量方法、测量环境和测试仪器等。实验内容分两部分，结果如下：
1、研究了Co/Mn比例在1（0.93≤x≤1.07）附近变化时CCMO的铁电、磁性及介电性质的变化。结果表明，2K时铁电极化受到Co/Mn比例的明显影响，低温2K时的极化大小Pmax与x形成一个“V”型曲线，铁电性在x趋近于1的时候急速减小，而远离1时迅速增大；而铁磁有序温度Tmax与x也形成了类似的曲线，表明了该体系铁电有序和铁磁有序的耦合。我们认为在x=1附近，自旋长程序（LRO）的变化导致了上述CCMO铁电及铁磁性质的变化，有限温度下↑↑↓↓自旋LRO在产生铁电性中起到本质的作用。
2、研究了Ca位掺杂Sr2+对CCMO（x～1）陶瓷的铁电和磁性能的影响。Sr2+的掺杂可以达到10％，其极化强度得到增加，且极化消失的温度也有显著增加。Sr2+的掺杂增加了相应温度下的磁化率，磁性相变点与铁电相变点产生明显分离。介电常数开始偏离高温的行为与磁性相变温度基本对应，但偏离程度减弱。原因可能是Sr2+的掺杂能够引起晶格的变形，从而导致链间偶极子交互作用发生变化。