《六角鐵氧體中靜態和動態磁電耦合的磁光研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由張仕樂擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：六角鐵氧體中靜態和動態磁電耦合的磁光研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張仕樂
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多鐵性材料是一類新型的功能材料,它在自旋電子學領域有著重要的科學內涵和廣闊的套用前景。先前發現的螺旋磁有序多鐵性材料中，磁電耦合發生的溫度較低且耦合強度較弱，近來研究表明一些六角鐵氧體材料在高溫低磁場下可以產生磁誘導的鐵電極化,這使得磁電效應在套用的道路上邁上了一個新的台階。然而此類材料的靜態和動態磁電耦合的機理尚未明確。我們擬選擇此類六角鐵氧體材料作為研究對象，通過前期製備高質量的多晶、單晶樣品，測量並驗證體系複雜磁性和磁誘導的鐵電性；通過樣品在磁場下的拉曼和紅外光譜測量，研究體系中聲子譜和晶格動力學，分析微結構變化以及自旋-聲子耦合等與多鐵性的內在關聯，探討材料中靜態磁電耦合的微觀機理並依據機理對材料進行調控；通過樣品在磁場下的THz時域光譜測量，研究體系的介電譜，分析多鐵性元激發-電磁振子的特徵，探究材料中的動態磁電耦合機理。通過研究此項目，最終為這類材料的實際套用奠定基礎。
結題摘要
多鐵性材料是指一種材料具有鐵磁性、鐵電性和鐵彈性等聯合屬性的材料, 具有重要的科學內涵和重大的套用前景。傳統的多鐵性材料鐵電性/磁性耦合都較弱, 更談不上磁性和鐵電性的互相調控。本研究選擇具有圓錐自旋結構的材料作為研究對象,成功製備圓錐自旋結構Y型多晶六角鐵氧體材料Ba0.5Sr1.5Zn2Fe12O22，通過強磁場下磁性、鐵電性等物性研究表明離子注入改變了零場磁結構，存在穩定的正磁電耦合和逆磁電耦合效應，可以實現磁控電同時也可以實現電控磁，找到了磁電耦合的規律，分析了可能在機理，在此基礎上我們通過調控把磁電耦合的溫度提高到250K，可套用於器件。用脈衝雷射沉積法製備了高質量的M型BaFe12-1.65Sc1.6Mg0.05O19和Z型Sr3Co2Fe24O41單晶薄膜，掌握了製備工藝，初步研究了鐵氧體材料磁電耦合性質。利用強磁場下的THz時域光譜對圓錐自旋結構CoCr2O4和ZnCr2Se4多鐵性樣品進行了系統的研究。在CoCr2O4中太赫茲法拉第橢偏率光譜技術揭示了不同磁場下太赫茲波段交換磁振子誘導的光的旋轉色散性，圓吸收二向色性以及法拉第橢偏率的磁光現象，觀察到亞晶格交換模式下磁偶極子躍遷引起的明顯的共振吸收。在ZnCr2Se4中法拉第旋轉角依賴磁場和溫度的變化同磁結構變化一致法拉第旋轉光譜隨THz頻率和溫度的變化搗示了樣品的磁結構演化過程，表明了磁光太赫茲時域光譜是研究複雜磁有序變化的一種有效方法。通過巨觀和微觀磁性以及輸運電測量拓展研究了La0.5Ba0.5Co0.9R0.1O3 體系的磁電性質。在這個體系中，Cr3+摻雜給出了一個相反的結果提高了體系居里溫度TC，ESR實驗表明是Co-O-Cr相互作用的引起的反常結果，磁阻實驗結果表明這種相互作用是雙交換相互作用。Ti4+摻雜誘導的電荷有序態（CO）被MH 、ESR和磁阻實驗證實，在已知Co氧化合物中獲得了最大磁阻值（0/14T）。此外我們還設計搭建變溫變磁場條件下的磁電耦合測量裝置。
