焦馏石受挫体系的结构,输运性质及磁性质研究

摘要

论文的第一章对Ru系焦馏石氧化物A2Ru2O7以及尖晶石型氧化物ZnCr2O4的结构、输运性质、磁性质以及其受挫性质研究现状进行了综述。在A2Ru2O7体系中由于几何受挫所导致的自旋玻璃特性,而在A位进行Bi的掺杂则会导致体系发生金属一绝缘体相变,并对其自旋玻璃磁性产生抑制；而在ZnCr2O4中发现低温下可以实现稳定的零点能基态,从而引起人们对这类受挫体系基态的关注。
　　 论文的第二章,在Eu2Pb2O7中采用Pb对Eu的部分替代,成功制备了Eu2-xPbxRu2O7(x=0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0和1.8)单相样品,并对其结构、输运性质和磁性质进行了系统研究。
　　 (1)结果发现,出于pb2+(1.20(A))离子半径大于Eu3+(0.95(A))离子半径,随着替代浓度x的增加,样品的品格常数单调增大。(2)通过对其电阻率一温度关系的观测,发现随着Pb掺入浓度x的增加,样品的电阻率急剧减小。并且在x=0.8附近,样品发生了金属-绝缘体(M-I)相变。通过对ρ(T)关系曲线的分析,发现在低温下,x=0.O,0.2,0.4三样品的电阻率-温度曲线近似可以用三维变程跳跃导电机制来描述,而这种变程跳跃型电阻-温度关系是Mott绝缘体的典型特征。(3)通过对样品磁化强度-温度关系的观测,发现在Eu2Pb2O7样品中,Ru4+局域磁矩在低温下呈现自旋玻璃结构,而局域的Eu3+磁矩在25K附近又形成了长程铁磁序。pb2+对Eu3+的部分替代,使局域Ru4+磁矩自旋玻璃冻结温度TG下降,对Eu3+局域磁矩的长程铁磁序具有破坏作用。
　　 作者认为:Ru系焦馏石化合物A2Ru2O7的输运性质可以用电荷局域化Mott绝缘体理论来解释。Pb对Eu的部分替代导致体系发生金属-绝缘体(M—I)相变的因为是:在RE2Ru2O7中,Ru4d电子为局域电子,该体系呈现出绝缘体特性。但是当Pb或Bi部分替代了RE后,未满的Pb或Bi的6p能带与Ru4d电子的t2g能带混合,并使其能带拓宽,当能带宽度大于临界值时,体系便呈现金属特性。同时,由于Eu2Pb2O7在低温下的自旋玻璃性是出于Ru4d电子磁矩的无规冻结而形成,所以当体系内掺入Pb后,Ru4d电子的巡游性增强,从而破坏了体系的自旋玻璃特性。
　　 论文第三章,在制备Zn1-XCdXCr2O4(x=0,0.1,0.2)单相样品的基础上,研究了ZnCr2O4的磁性质及掺杂Cd后对其磁性的影响。
　　 (1)通过对ZnCr2O4样品在FC和ZFC两种条件下磁化强度的测量,结果发现:其磁化率在20K以上随温度的下降而升高,100K以上的x(T)曲线可以用居里-外斯定律拟合,拟合所得到的有效Bohr磁矩(3.83μB)同计算所得的Cr3+离子的磁矩(3.83μB)完全相同,居里温度()CW=-390K。在12K以下,磁化率急剧下降,S-H Lee等人的实验表明:ZnCr2O4在TN=12.5K附近发生了反铁磁相变,体系在12.5K下显示出长程磁有序。另一方面,通过在不同磁场下进行的磁化强度一温度测量结果表明:随着磁场的增强,TN以上的磁化率无明显变化,而在TN以下的磁化率逐渐变大,这可能是由于反铁磁相中的磁畴壁移动所引起的。
　　 (2)通过对掺杂样品Zn1-xCdxCr2O4的磁化强度-温度关系的观测,结果发现:掺杂导致体系在低温下长程磁有序的消失,并且掺杂样品的XFC和XZFC值在低温下不相等,显示出典型的自旋玻璃特性。这表明:Cd的掺入使得体系的无序度增加,使体系在低温下无法形成长程磁有序。在100K以上,掺杂样品的X(T)曲线同样也可以用居里-外斯定律来拟合。结果表明,随着体系内Cd浓度的增加,体系的居罩温度|()CW|和有效Bohr磁矩都减小。
　　 论文第四章对上述两章的研究结果进行了总结以及对下一步工作和拟解决的问题进行了预期。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 Ru系焦馏石受挫体系A2Ru2O7的输运性质和磁性质

1.1.1 磁性受挫体系和自旋玻璃

1.1.2 Mott绝缘体

1.1.3 Ru系焦馏石化合物A2Ru2O7的结构和物性

1-2 尖晶石化合物ZnCr2O4及Zn1-xCdxCr2O4的研究现状

参考文献

第二章 Eu2-xPbxRu2O7中的金属-绝缘体相变和自旋玻璃态行为

2-1 引言

2-2 Eu2-xPbxRu2O7的样品制备及实验方法

2-3 Pb对Ru的元素替代效应

2.3.1 X射线粉末衍射(XRD)结果

2.3.2 输运性质

2.3.3 磁性质

2-4 小结

参考文献

第三章 ZnCr2O4和Zn1-xCdxCr2O4中的元素替代效应

3-1 引言

3-2 实验方法

3-3 ZnCr/O4的结构和磁性质

3-4 Zn1-xCdxCr2O4中的元素替代效应

3-5 小结

参考文献

第四章 论文总结

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