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钙钛矿锰氧化物电荷有序态稳定性及相分离界面效应研究

2020-11-23阅读(319)

钙钛矿锰氧化物电荷有序态稳定性及相分离界面效应研究

论文摘要

具有钙钛矿结构的锰氧化物材料引起了人们的极大兴趣，这不仅因为它具有潜在的应用前景，更为重要的是锰氧化物材料具有丰富的物理性质。由于该体系是自旋、电荷、轨道和晶格自由度高度关联的强关联体系，各种相互作用之间的竞争和耦合导致了复杂的电磁和结构相图以及各种有趣的物理现象如电荷、自旋和轨道有序以及相分离等。大量的研究集中在各种有序的构型以及对电磁特性的影响，相分离的起源以及与巨磁阻效应的联系上。然而关于电荷有序态的稳定性和相分离材料中的界面效应仍不清楚。本论文主要研究不同体系的电荷有序态在强磁场下的稳定性以及相分离锰氧化物中不同相之间的界面对电磁特性的影响。本论文的主要内容安排如下： 第一章介绍了巨磁阻锰氧化物的研究历史；晶体结构以及晶格畸变；基本物理机制（如双交换相互作用、Jahn-Teller效应和超交换作用）；La1-xCaxMnO3和其它体系的电磁相图；不同体系和掺杂范围的相分离；电荷有序及其对电磁特性的影响以及稳定性，Zener极化子有序；锰氧化物异质外延p-n结；关于锰氧化物在应用方面研究的最新进展。 第二章从热力学的角度研究了La1-xCaxMnO3（0.55≤x≤0.87）体系中Jahn-Teller相互作用对比热和磁特性的影响。通过比热、超声和磁化强度的测量，我们发现当x从0.55增大到0.75，Jahn-Teller相互作用的增强抑制了电荷有序转变温度TCO以上的铁磁涨落，增大了同电荷／轨道有序转变相关的熵变，因此增强了电荷有序态的稳定性。当进一步增大x从0.75到0.87，由于Jahn-Teller相互作用的减弱，铁磁涨落逐渐增强，熵变几乎线性地降低。我们基于Clausius-Clapeyron方程计算的TCO对磁场的依赖与强磁场输运测量获得的结果很好地一致。这些结果表明Jahn-Teller相互作用是理解电荷有序态的本征物理特性的关键。 第三章主要研究了Sm1-xCxMnO3（0.4≤x≤0.8）体系的结构和输运特性。通过变温X射线衍射和强磁场输运测量，我们发现随着温度的降低，合作Jahn-Teller畸变形成，导致了电荷有序转变以及晶胞参数和电阻在TCO附近的异常。在低温下的磁阻效应起源于磁场诱导的t2g自旋的极化，并且随着Ca含量的增加而减小。而在TCO附近的电荷有序态的稳定性强烈地依赖于合作Jahn-Teller畸变和Ca含量。这些结果充分地肯定了电子、晶格、自旋和轨道自由度之间紧密的联系。此

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 钙钛矿锰氧化物的研究进展
  • 1.1 引言
  • 1.2 钙钛矿锰氧化物的研究历史
  • 1.3 钙钛矿锰氧化物的晶体结构
  • 1.4 锰氧化物的主要物理机制
  • 1.4.1 双交换相互作用
  • 1.4.2 Jahn-Teller效应
  • 1.4.2 超交换作用
  • 1.5 锰氧化物中的电磁相图
  • 1-xCaxMnO3体系的电磁相图'>1.5.1 La1-xCaxMnO3体系的电磁相图
  • 1.5.2 其它体系的电磁相图
  • 1.6 锰氧化物中的相分离
  • 1.7 锰氧化物中的电荷有序及其稳定性
  • 1.7.1 电荷有序的发现
  • 1.7.2 电荷有序相变时物理性质的变化
  • 1.7.3 电荷有序态的稳定性
  • 1.7.4 Zener极化子有序
  • 1.8 锰氧化物异质外延p-n结
  • 1.8.1 锰氧化物p-n结的能带结构
  • 1.8.2 锰氧化物p-n结的整流特性
  • 1.8.3 锰氧化物p-n结中的磁阻效应
  • d和击穿电压Vb'>1.8.4 开启电压Vd和击穿电压Vb
  • 1.8.5 锰氧化物p-n结中磁场可调的光生伏特效应
  • oc的影响'>1.8.6 其它外界因素对Voc的影响
  • 1.9 锰氧化物材料的应用
  • 1.9.1 铁电、压电的控制
  • 1.9.2 电致电阻
  • 1.9.3 低场磁电阻效应（LFMR）
  • 1.9.4 红外探测
  • 参考文献
  • 1-xCaxMnO3体系电荷有序态稳定性的热力学研究'>第二章 La1-xCaxMnO3体系电荷有序态稳定性的热力学研究
  • 2.1 引言
  • 2.2 样品制备和实验方法介绍
  • 2.2.1 样品制备和处理
  • 2.2.2 磁化强度、比热和超声的测量
  • 2.3 前期工作
  • 1-xCaxMnO3体系的比热特性'>2.4 La1-xCaxMnO3体系的比热特性
  • 1-xCaxMnO3体系的磁特性'>2.5 La1-xCaxMnO3体系的磁特性
  • 2.6 本章小结
  • 参考文献
  • 1-xCaxMnO3体系电荷有序态稳定性的研究'>第三章 Sm1-xCaxMnO3体系电荷有序态稳定性的研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 样品制备和实验方法介绍
  • 1-xCaxMnO3体系电荷有序态的结构特性'>3.3 Sm1-xCaxMnO3体系电荷有序态的结构特性
  • 1-xCaxMnO3体系TCO的影响'>3.4 磁场对Sm1-xCaxMnO3体系TCO的影响
  • 1-xCaxMnO3体系的磁阻效应'>3.5 Sm1-xCaxMnO3体系的磁阻效应
  • 1-xCaxMnO3体系电荷有序态的稳定性'>3.6 Ln1-xCaxMnO3体系电荷有序态的稳定性
  • 3.7 本章小结
  • 参考文献
  • 0.2Ca0.8MnO3化合物中界面效应的研究'>第四章 相分离Y0.2Ca0.8MnO3化合物中界面效应的研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 样品制备和实验方法介绍
  • 0.2Ca0.8MnO3的结构和磁特性'>4.3 Y0.2Ca0.8MnO3的结构和磁特性
  • 0.2Ca0.8MnO3中磁和输运性质的高场历史依赖'>4.4 Y0.2Ca0.8MnO3中磁和输运性质的高场历史依赖
  • 4.5 电子自旋共振谱（ESR）的测量和分析
  • 4.6 对高场历史依赖行为的讨论
  • 0.2Ca0.8MnO3中的交换偏置效应'>4.7 Y0.2Ca0.8MnO3中的交换偏置效应
  • 0.2Ca0.8MnO3中界面自旋对磁阻效应的影响'>4.8 Y0.2Ca0.8MnO3中界面自旋对磁阻效应的影响
  • 4.4 本章小结
  • 参考文献
  • 0.67Sr0.33MnO3/Nb0.005Sr0.995TiO3异质外延p-n结整流特性研究'>第五章 La0.67Sr0.33MnO3/Nb0.005Sr0.995TiO3异质外延p-n结整流特性研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 样品制备和实验方法介绍
  • 5.3 整流特性随温度的变化
  • 5.4 磁场对整流特性的影响
  • 5.5 本章小结
  • 参考文献
  • 攻读博士学位期间发表的论文目录
  • 获奖情况

    • 相关论文文献

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