锂离子电化学嵌入/脱嵌对尖晶石结构铁氧体磁性动态调控的研究

发布时间：2021-01-10 20:20

　　磁电调控指的是通过施加一个电场来改变（控制）材料磁性的方法。目前,常用的调控技术有:以输运电荷为媒介利用强关联体系磁性对能级占据的敏感性进行磁电调控;以界面间的应力为媒介利用材料间的耦合效应进行的调控;以及利用本征的多重铁性材料及其复合结构进行的调控方法等。在这些方法中,大多数研究的开展都是基于表面或界面效应,因此人工磁电调控体系的作用范围基本被限制在界面附近,这在很大程度上限制了器件的应用。为了克服现有磁电调控技术的不足,我们开展了以锂电池结构为基础,基于锂离子电化学迁移的材料磁性电调控特性研究。锂离子电池是一种利用锂离子进行储能/供能的能源器件。由于锂离子带有一个单位正电荷,在嵌入和脱嵌电极材料的过程中会引起材料氧化还原反应的发生,进而引起电极材料中部分元素得失电荷的过程。对于一些电极材料,如过渡族金属氧化物中的铁氧体,这一过程伴随有磁性的变化,因而可以将其用作磁电调控的一种手段。同时,由于锂离子的作用范围可以深入到材料内部,可以突破界面限制,获得较大的磁性变化值。在传统的磁学研究中,这种磁电调控方法很少被人研究。我们希望借助锂离子电池的基本结构,研究锂离子在尖晶石相铁氧体电极材料... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【部分图文】：

1自旋转移力矩效应[32]

这种外电场引起的屏蔽效应就会导致金属表面产生一定的自旋积累，材料表??面的磁性就会受到影响。??如图１．２．２所示，在电场中，铁磁金属表面附近的电荷呈类Ｆｅｉｅｄｅｌ振荡分??布，金属表面的磁电系数也相对比较复杂。对半金属而言，由于费米面附近具有??１００％自旋极化率，理论上讲表面磁电系数是一个普适常数（＞６．４４＊ｌ〇－＂Ｇｃｍ７Ｖ）。??除了引起表面磁矩的变化，外加电场还可通过影响表面电子的波函数来改变电??子轨道的角动量，这会使得材料的磁晶各向异性等磁学参量发生变化。??１．２．?３单相多铁材料中的磁电调控??１９９４年由瑞古的Ｓｃｈｍｉｄ首次明确提出多重铁性（ｍｕｌｔｉ－ｆｅｒｒｏｉｃ，简称多??铁）材料的概念。如图１．２．?３所示，当自旋和介电序参量之间发生相互羯合时就??可通过电场作用调控材料的磁矩。??４??

想的单相多铁材料应当具有简单的结构，同时在室湿Ｗ上具备较高的电性，Ｗ及较强的磁电稱合效应。但一般情况下，由于铁电性和铁磁性上的矛盾，因此多铁材料的种类比较稀少。通常来说其铁电性起源有Ｗ巧引：晶格崎变引起的铁电性（如ＨｏＭｎ化等）、阳离子孤对电子引发的如ＢｉＦｅ化等）、非共线螺旋自旋引发的铁电性（如ＴｂＭｎ〇３，?ＤｙＭｎ〇３，?ＣｕＦｅ及电荷有序引发的铁电性（如ＬｕＦｅｚＯ－，ＬａＣａＭｎ化等）。单相多铁性材结构类型主要有［４０］：巧铁矿，方棚石，六角结构Ｗ及ＢａＭＦ，型等。??９６５年日本科学家Ｓｕｇａｗａｒａ合成了?ＢｉＭｎ化，在这种特殊材料中可Ｗ观察和铁电序的共存，在其磁性相变温度材料的介电特性也表现出特殊的变同为祕类巧铁矿结构的ＢｉＦｅ化是人们目前发现的多铁材料中最有应用种［４２］。ＢｉＦｅ化在室温显示反铁磁序，同时由于晶格崎变产生了铁电性立方巧铁矿结构中的氧八面体绕晶格的［１１１］轴发生扭曲，同时Ｂｉ离子


本文编号：2969347