《銅基低維多鐵材料高壓下電子結構及物性的研究》是依託吉林大學，由杜菲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：銅基低維多鐵材料高壓下電子結構及物性的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：杜菲
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磁電多鐵材料是指兼具磁有序和鐵電有序的一類新型功能材料，因其特有的磁/電調控功能和蘊含豐富的物理內涵而成為當前凝聚態與材料物理研究的熱點。銅基低維多鐵材料LiCuVO4具有一維自旋鏈結構，其磁有序和鐵電有序屬性強烈地受到體系自旋結構的影響。通過調控壓力、組分和溫度可以有效地剪裁其磁電多鐵功能屬性。本項目擬採用實驗與理論相結合的研究方法，以高壓原位物性測量和第一性原理計算為研究手段，探索銅基低維多鐵材料LiCuVO4在高壓下的晶體結構、電子結構及磁有序與鐵電有序的演化規律；研究高壓對自旋自由度、點陣自由度及其耦合的影響；探討多鐵特性的形成機理。為提高LiCuVO4鐵電轉變溫度、改善鐵電極化的強度及實際套用提供必要的科學依據。
結題摘要
磁電多鐵材料是指兼具磁有序和鐵電有序的一類新型功能材料。因其特有的磁/電調控功能和蘊含豐富的物理內涵而成為當前凝聚態物理與材料物理研究的熱點。銅基低維多鐵材料LiCuVO4具有一維自旋鏈結構，其磁有序和鐵電有序屬性強烈地受到體系自旋結構的影響。壓力可以有效地改變體系的電子結構、原子間相互作用、電聲子相互作用等微觀屬性，從而影響物質的巨觀性質。本項目以低維多鐵自旋鏈材料LiCuVO4為研究對象，採用實驗與理論相結合的研究方法，深入探索了材料在高壓下的晶體結構、電子結構及磁有序的演化規律。為調控LiCuVO4功能屬性的調控及其實際套用提供必要的科學依據。在基金運行的三年中，我們認真地執行了項目申請書中的研究計畫，共發表SCI收錄論文12篇，超過了基金申請書的預期成果。我們取得的主要研究成果如下： （1）我們利用高壓下原位的Raman和同步輻射對於LiCuVO4在不同壓力下巨觀和微觀晶體結構的演變進行了研究。原位高壓Raman發現：當壓力高於20 GPa條件下會產生新的振動模式，說明體系在此壓力條件下將發生結構相變。高壓同步輻射的數據也印證了Raman的結論，並且通過對於不同壓力條件下的Rietveld擬合可以確定LiCuVO4隨著壓力的增加將發生從正交相向單斜相的結構相變。通過計算壓力誘導的體積模量可以得到正交相和單斜相的體積模量分別為197 和232 GPa。 （2）我們國際上首次通過固相燒結方法製備了非磁性Zn離子摻雜的LiCuVO4樣品。XRD圖譜揭示了摻雜後的樣品並未出現雜相峰，EDX則證實了摻雜的Zn2+離子濃度。針對Cu，V和Zn離子的高解析度X射線光電子能譜表明Cu和V離子的價態在摻雜前後並未發生明顯的變化。而標誌著三維反鐵磁和低維反鐵磁有序的尖峰隨著非磁性Zn離子摻雜逐漸消失，並在低溫呈現Curie尾特徵，說明非磁性離子有效地調製了反鐵磁有序態，誘導出現具有順磁態特徵的孤立的Cu2+離子。 （3）我們採用CASTEP和VASP計算了LiCuVO4在不同磁結構下，其焓值和晶胞參數隨著壓強的變化關係。由於CASTEP無法準確的模擬材料的磁結構，導致計算的相變壓強比實驗值高。因此，我們採用非公度波矢Q（0.0，qy，0.0）定量描述其螺旋結構特徵。計算得到的qy=0.5，這與實驗值0.532符合完好。VASP的計算結果表明LiCuVO4在20 GPa時，其相對
