《A位稀土離子磁性對E-型反鐵磁序錳氧化物多鐵性的影響》是依託河南師範大學，由張娜擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：A位稀土離子磁性對E-型反鐵磁序錳氧化物多鐵性的影響
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：張娜
- 依託單位：河南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
單相多鐵性錳氧化物材料，是凝聚態物理與材料物理近年來關注的焦點。在E-型反鐵磁序錳氧化物中，目前普遍接受的觀點是Mn3+的共線“zig-zag”自旋結構導致了交換收縮，從而產生了巨觀的鐵電極化。這種特殊的磁電耦合機制誘導產生的鐵電極化遠大於螺旋序錳氧化物體系，接近常規鐵電體，因此對這類材料的研究具有重要意義。本項目以位於螺旋序和E型反鐵磁序相邊界處的YMnO3和HoMnO3為研究對象，重點關注A位離子磁性對E-型反鐵磁序錳氧化物多鐵性起源的影響以及其性能最佳化途徑。主要研究內容包括：（a） 通過A位離子摻雜調控體系中的複雜互動作用，以此調控體系多鐵性行為，深入研究E-型反鐵磁序錳氧化物的多鐵性起源機制；（b）通過應力、摻雜等實驗手段，調控E-型反鐵磁序錳氧化物材料的多鐵性。
結題摘要
磁致多鐵性錳氧化物是多鐵性材料家族的重要成員，其中的鐵電性來源於特殊的磁結構，因此這類材料具有內秉的強磁電耦合效應，為高密度信息存儲器件的實現提供了可能性。本項目以磁致多鐵性錳氧化物材料中的典型代表E-型反鐵磁序錳氧化物為研究對象，重點研究該類材料中的多鐵性起源微觀機制，以及多鐵性能最佳化的有效途徑。本項目實施三年以來，主要研究內容以及研究成果如下： (1) 利用Gd3+離子對E-型反鐵磁序錳氧化物HoMnO3進行A位替代，對Ho1-xGdxMnO3(HGMO)(0≤x≤0.6)體系的系統多鐵性測試結果表明：Gd3+離子替代抑制了Ho3+的低溫自旋序，與此相對應，體系鐵電極化在低溫區域的迅速增加趨勢也受到了抑制，表明HoMnO3中的鐵電極化不僅來源於Mn3+-Mn3+耦合相互作用的影響，同時也取決於Mn3+-Ho3+自旋間的耦合相互作用。此外，由於Gd3+離子的引入，體系中可能存在螺旋序與E-型反鐵磁序共存、競爭的情況，並導致體系的鐵電極化、磁電耦合效應得到極大提高。該實驗結果豐富了E-型反鐵磁序錳氧化物的多鐵性起源機制，為提高該類材料的多鐵性能提供了實驗指導。 (2) 利用A位離子替代，在Dy1-xHoxMnO3(DHMO)(0≤x≤1)中實現了體系磁基態從螺旋序到E型反鐵磁序的相變，對體系系統多鐵性的測試結果表明：該雙鐵電極化機制錳氧化物在螺旋序與E-型反鐵磁序相邊界存在多鐵性相分離行為，使得體系在相分離區域表現出鐵電極化的顯著提高和磁電耦合效應的極大增強，指出了提高E-型反鐵磁序錳氧化物的多鐵性的有效途徑，完善了磁致多鐵性錳氧化物的多鐵性相圖。 (3) 利用Lu3+離子對A-型反鐵磁序SmMnO3進行A位替代，改變了Sm1−xLuxMnO3體系的A位平均離子半徑，實現了體系磁基態從A-型反鐵磁序到螺旋序的轉變，從而導致體系鐵電性的出現。實現了新型多鐵性材料的探索與合成。 (4) 利用A位元素替代，系統研究了傳統多鐵性材料BiFeO3中A位平均離子半徑的調製對其磁基態、多鐵性的影響，同時還揭示了氧空位對BiFeO3磁結構以及多鐵性的影響。完善了材料多鐵性的微觀物理圖像，指出了提高多鐵性材料性能的有效途徑。
