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利用高压高温的手段合成了带宽调控型MOTT化合物碱土金属铬氧化物及电子型掺杂化合物,进行了结构和相关物性的研究,主要创新内容包括:
一、(Sr,Ca)CrO3化合物的合成压力、温度和时间对晶粒尺寸的影响很大,晶粒尺寸不同的样品表现出不同的磁学性质。几百纳米的CaCrO3材料中出现了超顺磁,只有CaCrO3的尺寸大到几个微米才能表现样品本征的磁性。CaCrO3的粉末中子衍射实验确认了90K的反铁磁转变,磁结构为Cy型反铁磁,在90K反铁磁转变发生的同时晶体结构由O型正交钙钛矿向O型正交钙钛矿结构转变。
二、发现4H相BaCrO3在18GPa的高压和1000℃的高温条件下转变为6H相,6H相BaCrO3为亚铁磁绝缘体。4H相BaCrO3在30GPa的高压和1000℃的高温条件下进一步转变为含有立方结构的混合相,该混合相在12GPa的在位压力完全转变为立方相。
三、运用高压的手段首次合成了La掺杂的电子型LaxSr1-xCrO3系列化合物,系列化合物都具有立方钙钛矿结构,晶格常数随La含量的增加线性增大。随着La含量的增加,系列化合物的磁性从团簇玻璃性质转变为无磁性再转变为团簇玻璃性质,最后转变为反铁磁,团簇玻璃的形成是Cr3+离子之间的G型反铁磁相互作用和Cr4+离子之间的C型相互作用竞争的结果。借助高压的手段首次合成了Bi掺杂的电子型Bi0.15Sr0.85CrO3和Bi0.3Sr0.7CrO3,两种化合物都具有立方钙钛矿结构,晶格常数随Bi含量的增加而增大。Bi0.15Sr0.85CrO3中发生了明显的玻璃性磁性转变,Bi0.3Sr0.7CrO3具有微弱的玻璃性磁性。