Mn1-2xIrxWO4多铁性与Ca3(Ti1-xMnx)2O7铁电性的研究

论文摘要

多铁性物理作为凝聚态物理重要的分支,保持了很高的开放性。之所以如此,与多铁性的定义本身就在不断变化有关。多铁性物质最开始是指铁电性和铁磁性共存的材料,现在广泛认可的定义则是指自发呈现出两种或两种以上铁性并相互耦合的材料。自旋失措体系代表着凝聚态物理中这样一类体系,其中多重竞争交互作用导致磁结构具有不止一种排列方式。某些特定的螺旋自旋结构可以导致铁电极化,具有此类螺旋磁结构的体系占据了第Ⅱ类多铁性材料中很重要的一类。本论文选择MnWO4作为研究对象,因为MnWO4属于高度自旋失措的体系,其磁结构呈现上述螺旋磁结构,能够产生铁电性。本文旨在通过Ir4+的掺杂提供更大的自旋-轨道耦合,来尝试研究Ir4+掺杂能否增强MnWO4中的铁电性和磁电耦合。本文的内容和主要结果如下:第一章介绍了多铁材料的研究背景与历史,简述多铁性的物理机制。本章也对MnWO4的结构与多铁性已有的研究成果进行了归纳总结,包括离子掺杂与替代对多铁性性能的影响。主要的结论是非磁性离子掺杂对MnWO4磁性的影响相对简单,即都会抑制磁性;而磁性离子掺杂的影响则相对复杂,对磁性的影响并没有统一的结论。第二章将介绍样品制作和测量中所使用到的表征技术,其中包括X射线衍射技术（XRD,X-ray Diffraction）、扫描电子显微术（SEM,Scanning Electron Microscopy）、X射线光电子能谱（XPS,X-ray Photoeletron Spectroscopy）、综合物性测量系统（PPMS,Physical Property Measurement System）、超导量子干涉仪（SQUID,Superconductor Quantum Interference Devices）等等。本章最后介绍热释电电流和比热测量方法。第三章主体是一系列Mn1-2xIrxWO4（MIWO）样品的微观结构和多铁性质表征结果。XRD和SEM表征结果显示样品形貌和成晶情况良好。XRD精修结果显示Ir4+掺杂使晶胞体积减小。XPS测量显示Mn离子和Ir离子的价态保持稳定的2价和4价。对Mn1-2xIrxWO4（MIWO）样品磁性、比热、热释电电流、铁电性能系列表征展示出Ir4+离子掺杂显著降低非铁电共线AF1相的稳定性,但Ir4+离子并不能完全抑制AF1相。第四章简要描述了Ca3(Ti1-xMnx)2O7的研究背景和对其结构与铁电性的初步研究结果。第五章是本论文的总结与展望。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王宏伟

导师: 刘俊明

关键词: 自旋轨道耦合,多铁,自旋失措结构,铁电极化

来源: 南京大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 南京大学

分类号: O469

总页数: 51

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