《新型多鐵性氧化物材料的設計合成及其機理研究》是依託北京大學，由孫俊良擔任負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：新型多鐵性氧化物材料的設計合成及其機理研究
- 項目負責人：孫俊良
- 依託單位：北京大學
- 項目類別：重大研究計畫
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多鐵性材料通常指同時具有電極化有序和磁有序的材料， 這類材料在磁讀電寫和多態存儲上有著很強的潛在套用。尋找能夠在室溫附近使用的多鐵性化合物以及多鐵性的形成機理一直是各國科學工作者不懈努力的目標。本課題中利用近年來發展起來一種新的合成方法-拓撲反應法來調控各種化合物的磁性和極化特性，從而提高磁有序溫度和介電常數, 以期獲得室溫附近可使用的多鐵性化合物。我們將通過各種表征手段（X射線衍射，中子衍射，電鏡等）對其原子結構和電子結構，磁疇和電疇進行研究。由於特殊的合成方法，本課題中獲得的新化合物結構相對可控，其磁電性質變化也更有跡可尋，這為研究多鐵性的形成機理提供了很好的實驗數據。在此基礎上，本課題將通過理論計算深入理解多鐵性化合物的結構和性質的關係，試圖建立簡單的多鐵性質模型，從而指導新型材料的合成與改良。
結題摘要
多鐵化合物往往具有複雜的畸變結構,利用普通的粉末衍射數據經常會丟失重要的結構信息。我們在對TbMnO3，PbBiNb5O15，Y3Ti2FeOx等體系的研究中，充分利用了各種先進的表征技術，對其特殊的複雜結構進行了深入的研究，揭示了其相關性質的來源。 在TbMnO3這一重要的多鐵體系中，我們首次發現了一個組成為Tb1-xMnyMnO3 (0.139＞x＞0.045, 0.121＞y＞0.011, x=0.853y+0.036)的固熔體，其中部分Mn占據Tb的格位，同時Tb的格位有空位存在。通過在3.5K時的粉末中子衍射譜圖，從中可以分析出樣品W1((Tb1-xMny)MnO3, x=0.089, y=0.063)在3.5K時具有q=(0.283, 0, 0)的非公度反鐵磁有序， 而樣品W2((Tb1-xMny)MnO3, x=0.122, y=0.102)則同時具有q=(0.283, 0, 0)的非公度反鐵磁有序和公度的Pn’a21’傾斜反鐵磁有序。這與其他報導的TbMnO3結果有著較大的區別，深入的研究還在繼續。 在與北京科技大學邢獻然老師合作的鎢青銅PbBiNb5O15體系中,通過選區和三維電子衍射揭示了其超強的非公度衍射。結契約步輻射高分辨粉末X射線衍射和吸收邊反常衍射,我們確定了高階的衛星衍射主要來自於孔道內Pb，Bi的大振幅的有序波動。這種波動可部分歸咎於Pb和Bi特有的孤對電子，這也揭示了該材料強的鐵電馳豫性質的來源。 在研究新的氧化物體系Y3Ti2FeOx時，我們發現了一個複雜的非公度氧化物體系，其具有3+2維的非公度結構。通過結合三維電子衍射與高分辨粉末X射線衍射，我們確定了其超空間群為R-3m(a00)(0a0) (a=0.592)。在這種描述中，其結構變得非常簡單，結構模型可以直接通過高分辨粉末X射線衍射建立。利用類似的結合三維電子衍射與高分辨粉末X射線衍射我們還對一些複雜的微孔材料進行了研究，如PKU-16， PKU-3等。
