《自旋失措型多鐵性氧化物ABO2中的磁電耦合效應研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由李仁文擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：自旋失措型多鐵性氧化物ABO2中的磁電耦合效應研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李仁文
- 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
多鐵性材料由於同時擁有磁性和鐵電性，存在磁電耦合併可以相互調控，是一種具有廣泛套用前景的新型多功能材料。當前面臨的挑戰是弄清磁性和鐵電性相互耦合與調控的微觀機制，以及如何實現兩者之間的強耦合。在螺旋狀自旋結構的多鐵性材料中，磁性和鐵電性是本徵關聯的，因而極有可能獲得強的磁電耦合和可靠的磁性/鐵電性相互調控。自旋失措的多鐵性材料中存在複雜的自旋、電荷、軌道和晶格自由度之間的競爭和耦合。目前關於自旋失措的螺旋自旋排列導致的鐵電性和磁電耦合的起因還不清楚。本項目擬製備ABO2型自旋失措多鐵性氧化物，通過晶格調製、價態調製和磁性離子摻雜等手段來調控其中的磁性和鐵電性，給出其中自旋、電荷、軌道和晶格間相互作用規律，並結合外部磁場、電場、壓力等手段調節體系自旋有序和鐵電有序及其耦合關係，獲得自旋失措螺旋磁結構的多鐵性材料中鐵電性和磁電耦合的調控規律，為尋找和設計強磁電耦合的多鐵性材料提供實驗基礎。
結題摘要
磁有序導致鐵電性的第二類多鐵性材料中，磁性和鐵電性是本徵關聯的，因此可以通過改變自旋排列的磁結構調控鐵電性，反之改變鐵電性也能調控磁有序，從而獲得可靠的強磁電耦合和調控，第二類多鐵性材料中存在著複雜的自旋、電荷、軌道和晶格自由度之間的耦合與競爭，弄清其中的作用機制為尋找和設計強磁電耦合的多鐵性材料提供基礎。本項目主要針對自旋失措的具有螺旋磁結構CuCrO2和AgCrS2等相關材料為研究對象，著重研究其中自旋、電荷、軌道和晶格自由度之間的耦合與競爭規律。此外還拓展研究了幾種鐵磁材料的磁相互作用機理。 在本項目的支持下我們研究獲得如下重要結果：（1）我們製備了幾種螺旋磁結構的多鐵性材料，例如CuCrO2、AgCrS2和NdCrTiO5及其摻雜樣品；（2）研究發現微量Ti替代的CuCrO2表現出強烈的電阻弛豫現象，用傳統的晶界作用、電磁相分離等都無法解釋，而應該歸因於微量Ti替代導致的局域晶格畸變所引起。扣除電阻弛豫貢獻後Ti替代並不影響體系的磁阻效應。澄清了Ti在其中的價態Ti4+而不是Ti2+；（3）通過磁性和變溫紅外光譜發現AgCrS2體系中在高溫順磁態存在強烈的自旋漲落和強烈的自旋-聲子耦合。（4）對螺旋磁體NdCrTiO5的磁性和介電性開展研究，發現在室溫附近可能的新的相變。（5）我們拓展研究了幾種磁性能較好的金屬間化合物GdNiAl2與鈣鈦礦錳、鈷氧化物鐵磁體中的磁性、輸運和磁臨界性質，揭示了其中自旋與軌道等自由度的作用規律及磁相互作用本質。 基於這些結果，我們已經整理髮表了7篇SCI論文，其中5篇為項目負責人為第一作者，2篇為合作作者。本項目的科學意義如下：通過對自旋失措的螺旋磁體中自旋-晶格耦合、晶格畸變影響、自旋關聯等研究，有助於理解第二類多鐵性材料中自旋、電荷、軌道和晶格眾自由度間作用規律。
