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钙钛矿锰氧化物中电荷有序和相分离现象的超声研究

2020-11-23阅读(134)

钙钛矿锰氧化物中电荷有序和相分离现象的超声研究

论文摘要

具有钙钛矿结构的过渡金属氧化物是一种典型的强关联体系，该体系中的电子、自旋、轨道与晶格声子之间存在着强烈的相互作用，并因此导致了一系列奇特的物理现象，如高温超导电性、绝缘体—金属转变、巨磁电阻效应、电荷有序和相分离现象等。这些物理现象的发现不但极大地丰富了凝聚态物理的内涵，同时在磁存储、磁探测和磁传感器等领域有着潜在的应用前景。近年来，钙钛矿锰氧化物以其超大巨磁阻（CMR）效应而引起了研究者的广泛关注。人们先后用双交换模型、极化子模型和电．声子相互作用模型等来解释其物理本质，但是随着研究的不断深入，在该体系中还发现了电荷、轨道有序等现象，且相互之间存在强烈的耦合，导致体系中多相共存。这些物理现象在现有的理论框架下很难完全理解，要建立一个完整的理论模型还需要对该体系中的各种物理现象进行系统深入研究，彻底弄清电荷、自旋、轨道等之间的关联和相互作用规律。 超声声速与衰减对固体材料中的各种相变非常敏感，一直是研究各种磁性相变、结构相变、自旋涨落以及其它与电-声子耦合有关的电荷有序和Jahn-Teller效应等物理现象的一种有效方法。本论文系统地测量了Nd1-xCaxMnO3及其A、B位掺杂体系在各种电磁和结构相变附近的超声声速温度谱，发现了一系列的超声异常现象。结合电磁测试结果，对该体系中的各种交互作用进行了分析，给出了电-声子相互作用和自旋-声子相互作用的实验证据，并进一步证明了Jahn-Teller电-声子相互作用是产生电荷／轨道有序的重要原因之一。作为对比研究，我们还测量了层状钴氧化物YBaCo2O5+δ在低温下的超声声速和衰减的温度谱，并对该体系中存在的超声异常现象进行了深入分析。主要研究内容如下： 1．Nd1-xCaxMnO3中的电荷有序态与Jahn-Teller效应 高掺杂Nd1-xCaxMnO3的电荷有序相变温度和长程反铁磁有序温度分别处在不同的温区，因此是研究电荷有序态的物理机制以及电—声子、自旋—声子耦合作用的理想体系。我们系统地测量了Nd1-xCaxMnO3（x=0.4～0.8）低温下（15～300K）的超声声速温度谱，结合电磁性质的测量，研究了该体系中电荷有序态的稳定性和Jahn-Teller耦合能随Ca2+掺杂量的变化关系，并探讨了Jahn-Teller晶格畸变

论文目录

  • 论文摘要
  • Abstract
  • 第一章 文献综述
  • §1.1 引言
  • §1.2 锰氧化物的结构及相关性质
  • §1.2.1 锰氧化物的晶体结构及磁性质
  • §1.2.2 锰氧化物的电子结构和Jahn—Teller效应
  • §1.2.3 Jahn—Teller畸变的模式及其轨道序和磁结构
  • §1.3 锰氧化物中的物理现象及其理论模型
  • §1.3.1 巨磁电阻效应
  • §1.3.2 电荷/轨道有序现象
  • §1.3.3 相分离现象
  • §1.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第二章 实验方法
  • §2.1 样品制备方法
  • §2.2 晶体结构的测量
  • §2.3 电阻的测量
  • §2.4 直流磁化强度的测量
  • §2.5 超声声速的测量
  • §2.6 超声衰减的测量
  • 参考文献
  • 1-xCaxMnO3中的电荷有序态与Jahn-Teller效应'>第三章 Nd1-xCaxMnO3中的电荷有序态与Jahn-Teller效应
  • §3.1 引言
  • §3.2 实验结果与讨论
  • 1-xCaxMnO3的晶体结构'>§3.2.1 Nd1-xCaxMnO3的晶体结构
  • 1-xCaxMnO3的电输运性质'>§3.2.2 Nd1-xCaxMnO3的电输运性质
  • 1-xCaxMnO3的磁性质'>§3.2.3 Nd1-xCaxMnO3的磁性质
  • 1-xCaxMnO3的超声性质'>§3.2.4 Nd1-xCaxMnO3的超声性质
  • 1-xCaxMnO3电荷有序稳定性与Jahn-Teller耦合能的关系'>§3.2.5 Nd1-xCaxMnO3电荷有序稳定性与Jahn-Teller耦合能的关系
  • §3.3 本章小结
  • 参考文献
  • 0.5Ca0.5MnO3（R=La,Nd）中无序导致的相分离现象的超声研究'>第四章 R0.5Ca0.5MnO3（R=La,Nd）中无序导致的相分离现象的超声研究
  • §4.1 引言
  • §4.2 实验结果与讨论
  • 0.5-xNdxCa0.5MnO3的晶体结构'>§4.2.1 La0.5-xNdxCa0.5MnO3的晶体结构
  • 0.5-xNdxCa0.5MnO3的输运性质'>§4.2.2 La0.5-xNdxCa0.5MnO3的输运性质
  • 0.5-xNdxCa0.5MnO3的磁性质'>§4.2.3 La0.5-xNdxCa0.5MnO3的磁性质
  • 0.5-xNdxCa0.5MnO3的超声性质'>§4.2.4 La0.5-xNdxCa0.5MnO3的超声性质
  • §4.3 本章小结
  • 参考文献
  • 0.5Ca0.5MnO3中电荷有序态的影响研究'>第五章 Mn位掺杂对Nd0.5Ca0.5MnO3中电荷有序态的影响研究
  • §5.1 引言
  • §5.2 实验结果与讨论
  • 0.5Ca0.5Mn1-xCOxO3的晶体结构'>§5.2.1 Nd0.5Ca0.5Mn1-xCOxO3的晶体结构
  • 0.5Ca0.5MnO3输运特性的影响'>§5.2.2 Co掺杂对Nd0.5Ca0.5MnO3输运特性的影响
  • 0.5Ca0.5MnO3磁性质的影响'>§5.2.3 Co掺杂对Nd0.5Ca0.5MnO3磁性质的影响
  • 0.5Ca0.5MnO3超声特性的影响'>§5.2.4 Co掺杂对Nd0.5Ca0.5MnO3超声特性的影响
  • 0.5Ca0.5MnO3的超声特性的影响'>§5.2.5 Al掺杂对Nd0.5Ca0.5MnO3的超声特性的影响
  • §5.3 本章小结
  • 参考文献
  • 2O5+δ的超声研究'>第六章 层状钴氧化物YBaCo2O5+δ的超声研究
  • §6.1 引言
  • §6.2 实验结果与讨论
  • 2O5+δ的电输运性质'>§6.2.1 YBaCo2O5+δ的电输运性质
  • 2O5+δ的超声性质'>§6.2.2 YBaCo2O5+δ的超声性质
  • 2O5+δ超声性质的影响'>§6.2.3 氧含量对YBaCo2O5+δ超声性质的影响
  • §6.3 本章小结
  • 参考文献
  • 作者在攻读博士学位期间发表的论文目录
  • 致谢

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