《多鐵性材料的低溫磁性、磁相變與熱輸運特性的研究》是依託中國科學技術大學，由孫學峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多鐵性材料的低溫磁性、磁相變與熱輸運特性的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫學峰
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
多鐵性材料是同時具有磁性和鐵電性的一類材料，表現出豐富的物理現象，其中具有磁電耦合效應的材料具有廣闊的套用前景。本項目以錳氧化物、鐵氧化物、銅氧化物等幾種磁有序誘導的單相多鐵性材料為對象，以材料的基態磁性質、磁結構特徵與磁轉變規律為主要研究內容，開展以下工作：利用光學浮區法、助熔劑法等技術製備高品質的單晶材料並進行化學摻雜的單晶製備，以調節材料的晶體結構和磁相互作用；在利用磁學、比熱等測量研究基態磁性質與溫度-磁場相圖的同時，藉助低溫強磁場下的熱輸運性質，對外場引起的磁相變和磁結構變化進行深入的探索；表征磁相變對電極化強度、介電常數等電學性質的影響。通過這些研究，揭示磁交換作用、磁各向異性、自旋阻挫等因素對非共線螺旋型、非公度等磁有序的形成及磁結構轉變的作用，為深入理解多鐵性材料的物理機制提供堅實的實驗基礎。
結題摘要
多鐵性材料是同時具有磁性和鐵電性的一類材料，表現出豐富的物理現象，其中具有磁電耦合效應的材料具有廣闊的套用前景。本項目以錳氧化物、鐵氧化物、銅氧化物等幾種磁有序誘導的單相多鐵性材料為對象，以材料的基態磁性質、磁結構特徵與磁轉變規律為主要研究內容，開展以下工作：利用光學浮區法、助熔劑法等技術製備高品質的單晶材料；在利用磁學、比熱等測量研究基態磁性質與磁場－溫度相圖的同時，藉助低溫強磁場下的熱輸運性質，對外場引起的磁相變和磁結構變化進行深入的探索；表征磁相變對電極化強度、介電常數等電學性質的影響。本項目按照原計畫順利進行，取得的主要研究進展包括：（1）利用光學浮區法生長了高品質的、不同稀土元素的多鐵性錳氧化物RMnO3（R = Y, Lu, Ho, Er, Tm）單晶，並最佳化了生長條件；（2）發現RMnO3熱導率的磁場關係可以反映磁場引起的磁結構轉變，對稀土離子的基態磁結構給予判斷；（3）利用極低溫下的磁化強度、電極化強度和熱導率等多種實驗測量，獲得了多鐵性材料DyFeO3的磁場－溫度相圖，揭示出基態的磁結構；（4）在三角結構BaFe12O19材料中，利用極低溫比熱和熱導率的測量，揭示其具有量子電偶極液體的奇特基態，並且該量子液體的元激發具有能隙；（5）對與多鐵性相關的自旋阻挫材料進行探索，發現Tb2Ti2O7材料具有奇特的量子自旋冰基態，在自旋冰材料Dy2Ti2O7中觀測到磁場誘導相變對熱輸運行為的影響。通過這些研究，揭示了一些多鐵性材料和相關材料的基態磁性、磁結構轉變和磁激發行為，為深入理解多鐵性材料的物理機制提供了必要的實驗基礎。共發表SCI論文21篇，其中通信作者的Nat. Commun.，Phys. Rev. Lett.，Phys. Rev. B論文10篇；共培養8名博士生和4名碩士生，其中5名博士生和3名碩士生已經完成學位論文答辯；在國際學術會議做邀請報告2次、口頭報告2次，在國內學術會議做邀請報告4次。
