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强关联锰氧化物体系中有序相的竞争与量子相变行为研究

2020-11-23阅读(1052)

强关联锰氧化物体系中有序相的竞争与量子相变行为研究

论文摘要

强关联钙钛矿锰氧化物体系存在诸多奇异而有趣的物理现象和丰富而又复杂的物理内涵,成为近年来物理学和信息材料物理领域十分活跃而又引人注目的前沿研究领域。特别是该类材料中所表现出的电荷/自旋/轨道和晶格自由度之间存在的相互作用和竞争现象,和由此而诱发产生的绝缘-金属转变、有序化和相分离等一系列新奇物理现象,向现代物理学和信息科学的传统概念提出了挑战,从而给物理学家、材料科学家和信息科学家们提出了新的研究课题,诸多与此相关的一些新现象的解释和新概念的提出,将导致以强关联物理学、自旋物理学和自旋电子学等为代表的基础学科和未来信息技术的革命,使得强关联钙钛矿锰氧化物体系的研究成为二十一世纪科学技术特别是凝聚态物理强关联电子系统的主要研究热点之一。本论文工作以具有典型低温相分离特征的Pr掺杂锰氧化物La 5/8-xP rxCa 3/8 MnO3体系和半掺杂的（La,Pr）0.5Ca0.5MnO3体系为具体研究对象,在制备高质量单晶和多晶样品的基础上,采用磁场诱导技术,研究了低温相分离特征与step型输运异常现象的关联、电荷/自旋/轨道有序结构、磁场诱导产生的自旋重定向/载流子退局域化与可能的自旋/轨道量子转变的本质,以及与电荷有序和轨道有序等多种序参量之间的关联等等,本论文共分为六章,主要内容为:第一章综述了近年来强关联钙钛矿锰氧化物物理与自旋电子学领域的研究进展,重点就强关联钙钛矿锰氧化物的相分离问题、CMR机理研究和自旋/轨道之间的强耦合作用导致存在于低温下的一些奇异物理现象,并就本文工作的研究目的和出发点进行了概括性描述。第二章主要介绍了实验样品的制备、样品质量表征、以及物性测量手段和基本原理,主要包括电磁输运性质和比热性质测量等。第三章研究了利用光学浮区法制备的Pr5/8Ca3/8MnO3单晶的结构、输运和磁特性。发现在几个特斯拉的较低外磁场诱导下,体系在60 K以下出现的step型电荷有序反铁磁-铁磁转变（COAFM-FM）,存在于4.2 K以下异常陡峭的磁化step变化行为,在场冷模式下发现了存在于Pr 5/8Ca 3/8 MnO3单晶中T=2 K下的双重磁化

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 综述
  • 1.1 引言
  • 1.2 强关联锰氧化物体系的基态物理性质
  • 1.2.1 电子结构
  • 1.2.2 锰氧化物中的电荷-自旋-轨道有序
  • 1.3 锰氧化物CMR效应的机理研究
  • 1.4 锰氧化物体系中的奇异磁化与低温输运异常
  • 1.5 本工作的出发点和主要研究内容
  • 参考文献
  • 第二章 实验方法和原理
  • 2.1 引言
  • 2.2 样品制备
  • 2.2.1 单晶生长原理与方法
  • 5/8Ca3/8MnO3单晶样品的生长'>2.2.2 Pr5/8Ca3/8MnO3单晶样品的生长
  • 5/8-xPrxCa3/8MnO3及（La,Pr）0.5Ca0.5MnO3 系列样品制备'>2.2.3 La5/8-xPrxCa3/8MnO3及（La,Pr）0.5Ca0.5MnO3系列样品制备
  • 2.3 结构分析与表征
  • 2.3.1 X射线衍射分析原理
  • 2.3.2 电子显微镜结构分析
  • 2.4 电磁输运与比热测量原理与方法
  • 2.4.1 电输运测量方法
  • 2.4.2 磁特性测量方法及原理
  • 2.4.3 比热性质测量原理
  • 2.5 本章小结
  • 参考文献
  • 5/8Ca3/8MnO3 单晶的自旋-轨道耦合与自旋重定向研究'>第三章 Pr5/8Ca3/8MnO3单晶的自旋-轨道耦合与自旋重定向研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 样品与实验
  • 5/8Ca3/8MnO3 单晶体系的自旋重定向'>3.3 Pr5/8Ca3/8MnO3单晶体系的自旋重定向
  • 3.3.1 输运特性、结构和轨道有序
  • 3.3.2 磁化强度step型跃变和自旋/轨道结构
  • 3.4 亚稳磁有序态和不可逆磁化转变
  • 3.5 本章小结
  • 参考文献
  • 5/8-xPrxCa3/8MnO3体系的低温输运与轨道量子相变研究'>第四章 La5/8-xPrxCa3/8MnO3体系的低温输运与轨道量子相变研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 样品与实验
  • 5/8-xPrxCa3/8MnO3体系的低温多重step输运行为'>4.3 La5/8-xPrxCa3/8MnO3体系的低温多重step输运行为
  • 4.4 低温电阻最小与载流子的局域化效应
  • 4.5 本章小结
  • 参考文献
  • 0.5Ca0.5MnO3体系的再入型自旋玻璃行为研究'>第五章 相分离（La,Pr）0.5Ca0.5MnO3体系的再入型自旋玻璃行为研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 样品与实验
  • 0.5Ca0.5MnO3体系的再入型自旋玻璃行为'>5.3 半掺杂（La,Pr）0.5Ca0.5MnO3体系的再入型自旋玻璃行为
  • 5.4 FM团簇与自旋玻璃相共存
  • 5.5 本章小结
  • 参考文献
  • 第六章 结论与展望
  • 6.1 主要结论
  • 6.2 本文的创新之处和展望
  • 6.2.1 本文的特色与创新之处
  • 6.2.2 下一步工作和展望
  • 附件
  • 攻读博士学位期间完成的论文
  • 致谢
  • 发表意见书
  • 博硕士学位论文同意发表声明

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