《準一維磁性材料的多鐵性和磁電耦合效應》是依託中國科學技術大學，由趙霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：準一維磁性材料的多鐵性和磁電耦合效應
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙霞
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近年來在一些具有反鐵磁交換作用的低維磁性材料中發現了多鐵性和磁電耦合現象，其機制與常規的三維磁性材料中的多鐵性有所不同，因此對這些材料的研究有助於更全面更深入地認識磁電現象的本質和探索新型多鐵性材料。本項目以準一維的磁性材料為主要對象，在製備高品質單晶樣品的基礎上，利用低溫強磁場下磁學、比熱、電極化、介電等多種實驗手段，研究低維磁性與磁電耦合的關係，包括：通過化學摻雜改變材料的結構和磁交換作用參數，結合巨觀物性表征，深入研究這些材料量子態、磁結構和磁相變規律；同時進行電學性質的表征，研究鐵電性、磁電耦合與量子磁性和磁相變的內在關聯；並嘗試在具有不同磁結構、磁交換作用特徵的準一維磁性材料中探索新型的多鐵性材料。這些實驗工作有望為準確理解低維磁性材料的多鐵性物理機制提供必要的實驗基礎。
結題摘要
近年來在一些具有反鐵磁交換作用的低維磁性材料中發現了多鐵性和磁電耦合現象，其機制與常規的三維磁性材料中的多鐵性有所不同，因此對這些材料的研究有助於更全面更深入地認識磁電現象的本質和探索新型多鐵性材料。本項目以準一維的磁性材料為主要對象，以低維磁性與磁電耦合為主要研究內容。利用低溫強磁場下磁學、比熱、電極化、介電等多種實驗手段，通過化學摻雜改變材料的結構和磁交換作用參數，結合巨觀物性表征，深入研究這些材料量子態、磁結構和磁相變規律；進行電學性質的表征，研究鐵電性、磁電耦合與量子磁性和磁相變的內在關聯；並嘗試在具有不同磁結構、磁交換作用特徵的準一維磁性材料中探索新型的多鐵性材料。項目研究工作取得了一系列進展，主要包括：對於一維伊辛自旋鏈體系Ca3Co2O6，通過Mn摻雜，在Ca3Co2-xMnxO6單晶樣品中觀測到自發電極化，極化強度達到1400 μC/m2，但其電極化的產生與磁性沒有直接的關聯；對於一維多鐵性自旋鏈材料CuCl2·2((CH3)2SO)，利用熱導率測量揭示其磁轉變所引起的自旋－聲子耦合效應；表征了準一維鑽石自旋鏈材料Cu3(CO3)2(OH)2的磁性、自旋二聚化和低溫磁比熱行為，其磁激發與聲子存在較強的散射；研究了一維自旋鏈材料(CH3)2CHNH3CuCl3的磁場誘導量子相變行為，觀測到磁振子的彈道輸運現象，並發現其磁相變後自旋能隙重新打開的特點，說明該材料不是嚴格的磁振子玻色－愛因斯坦體系；實驗給出多鐵性材料DyFeO3的磁場－溫度相圖，並發現其磁轉變與電極化的奇特不可逆現象。這些實驗為探索低維磁性材料中可能出現的多鐵性提供了必要的實驗基礎。項目執行期間，發表SCI論文10篇，包括5篇通信作者的Phys. Rev. B。
