《基於反鈣鈦礦結構錳基氮化物的新型量子臨界現象研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由童鵬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於反鈣鈦礦結構錳基氮化物的新型量子臨界現象研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：童鵬
- 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
反鈣鈦礦結構錳基氮化物ANMn3表現出負熱膨脹、巨磁電阻、磁熱、磁致伸縮等豐富物性，是一類具有潛在套用價值的新型功能材料。其電子能帶結構介於普通金屬和窄能帶強關聯體系之間，且Mn原子的幾何排列形成獨特的角共享八面體自旋阻挫體系，相應的物理內涵有待進一步發掘。現有研究集中於最佳化相關功能參數和提高可操作溫度，對低溫量子效應未予關注。我們擬製備高質量ANMn3單晶，通過測量其低溫比熱、磁化率、電阻率等物性來探索量子相變和量子臨界效應；通過調控化學組分、引入外界擾動（如強磁場、高壓）來研究相關量子相變的標度行為；揭示相應量子相變和量子臨界效應的物理機制。本項目有望拓展一些凝聚態物理概念的現有內涵，如基於角共享八面體網路的新型自旋阻挫等，也為基於ANMn3的物性調控和相關新型功能材料設計提供一個新的視角-量子調控。
結題摘要
反鈣鈦礦結構AXMn3(A代表主族等元素、X代表非金屬元素碳、氮等)表現出負熱膨脹、巨磁電阻、磁熱、磁致伸縮等豐富物性，是一類具有潛在套用價值的新型功能材料體系。其電子能帶介於普通金屬和窄能帶強關聯體系之間，且Mn原子的幾何排列形成獨特的角共享八面體自旋阻挫體系，暗示AXMn3中有可能表現出不同於窄能帶強關聯體系的新物性和新規律。然而目前對該體系的研究集中於最佳化相關功能參數和提高操作溫度，對其低溫物性及物理內涵關注甚少。本項目詳細研究了AXMn3的鐵磁-順磁標度律，從實驗上證實了該體系中存在巡遊磁性和局域磁性的競爭，發現了短程反鐵磁序調製的反常臨界行為；發現了低溫比熱增強效應，提出了一種判斷弱一級相變的新方法；研究了晶粒尺寸（界面/表面應力）對GaXMn3磁性及磁相變的影響，發現了不同於未配對表面自旋機制的增強鐵磁性以及磁相變溫區的寬化現象；利用原子對分布函式、電子自旋共振方法深入研究了自旋阻挫的Γ5g反鐵磁相及相應的反鐵磁-順磁相變，對局域結構畸變誘導的負熱膨脹的機制提出了新認識，提出了基於磁相分離調控負熱膨脹的新思路。本項目的研究結果加深了對AXMn3材料的物理內涵的理解，為負熱膨脹、磁熱等功能屬性調控提供了實驗依據。 截至目前，已發表相關SCI論文17篇，其中包括Appl. Phys. Lett. 5篇、J. Appl. Phys. 5篇、Sci. Rep.和Phys. Rev. B各1篇，應邀就反鈣鈦礦結構錳化物的研究進展為Chin. Phys. B撰寫Topical Review文章1篇。課題組成員獲得國家自然科學基金優秀青年基金項目資助；培養的研究生獲得了中科院院長獎學金特別獎、中科院優秀博士論文等獎項。
