钙钛矿锰氧化物的电荷序、轨道序、自旋序及其相互作用

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对钙钛矿结构的过渡金属氧化物的研究始于五六十年代。近十年来对该体系研究的复兴,主要是由于高温超导氧化物和CMR效应的发现。我们知道,磁阻效应在工业上具有重要的应用价值,例如磁记录的读磁头,磁传感器等。更重要的是,在物理学基础研究上,这类材料表现出丰富的物理内容,比如由磁场或光诱导的绝缘体一金属转变、电荷有序、轨道有序、相分离等,激发着人们去探索,成为了当前物理研究中的热点之一。对超大磁电阻效应微观机制的研究,将会对凝聚态物理的许多领域的发展和完善起到重要的推动作用。在本论文中,我们通过对钙钛矿锰氧化物进行掺杂研究,对这类材料的物性以及电荷有序的机制进行了一些探索。 本论文分为六章。 第一章简要介绍了凝聚态物理的基本概念,使我们对凝聚态物理有一个大致的了解。 第二章介绍了钙钛矿锰氧化物材料丰富的物理内容,包括晶体结构,电子结构,磁性质,输运性质,掺杂效应等奇特的物理现象以及各种样品的制备方法。通过本章,我们将了解到钙钛矿锰氧化物的基本物理性质,同时对诸如双交换作用,Jahn-Teller效应等物理概念有所认识,为进入该研究领域作好准备。 第三章介绍了钙钛矿锰氧化物中的各种有序和无序以及现在人们对他们进行表征的方法,这是我们进行研究的基础。 第四章我们在两电子掺杂的Ca<,0.875>Ce<,0.125>MNO<,3>体系中的Mn位分别用Cr和Ga进行取代,通过比较Cr<3+>和Ga<3+>掺杂对CCMO体系的影响,我们实验上证明了在电荷有序C型反铁磁体系中,电荷序和自旋序之间存在强耦合相互作用。 第五章我们在Nd<,0.5>Sr<,0.5>MnO<,3>体系中用G<3+>取代了B位的Mn,我们证明了在Nd<,0.5>Sr<,0.5>MnO<,3>体系中在温度240K以下电荷有序相是和铁磁相共存的。 第六章我们在Nd<,0.5>Sr<,0.5>MnO<,3>体系中的Mn位分别用Cr和Ga进行取代,通过比较Cr<3+>和Ga<3+>掺杂对该体系的影响,我们实验上证明了在电荷有序CE型反铁磁体系中电荷序和自旋序之间也存在强耦合相互作用。
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