多铁性材料RMnO 3 和Ni 3 V 2 O 8 的强磁场磁电特性研究

发布时间：2021-11-12 14:10

　　由于磁有序和铁电序的共存,多铁性材料具有丰富而且复杂的物理性质以及广阔的应用前景,成为当前凝聚态物理领域的一个前沿研究课题。强磁场极端实验条件是研究物质内部磁结构、自旋相互作用和探索新奇物理现象的重要手段之一,在多铁研究领域中发挥着越来越显著的作用。本论文针对三类典型的多铁性材料开展了系统的低温强磁场实验研究。其中,稀土锰氧化物RMnO3（R=Ho,Er,Yb）具有六角密排晶格结构,属于第一类多铁性材料;DyMnO3和Ni3V2O8具有正交晶格结构,属于第二类多铁材料。另一方面,RMnO3（R=Ho,Er,Yb）,和Ni3V2O8分别具有三角和Kagome磁性结构,因此也是典型的阻挫磁性材料。这些不同的物理属性使得这三类多铁材料在低温强磁场条件下展现出丰富的磁相变、量子相变以及奇异的磁电特性。论文主要分以下几个部分:一、概述了多铁性材料的研究背景,并系统介绍了六角锰氧化物RMnO3（R=Ho-Lu,Y和Sc）、正交锰氧化物RMnO3（R=Eu-Dy）和具有Kagome磁结构的Ni3V2O8的基本物理性质和研究进展。二、简要介绍了样品制备和强磁场实验装置。利用光学浮区法制备了高质量的六角... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

螺旋自旋序具有不同的结构；Q为螺旋自旋序的传播矢量(a)-(d)分别为摆线型、横向圆锥型、纵向圆锥型、本征螺旋序结构[49]

华中科技大学博士学位论文25图2-2单晶的照片，RMnO3单晶是通过光学浮区法制备得到的，而Ni3V2O8单晶是由助熔剂法生长的10203040506070801020304050607080h-HoMnO3calculationexperimentIntensity(a)h-HoMnO3(b)(008)(006)(002)(004)Intensity2(deg)图2-3(a)h-HoMnO3单晶的粉末X射线衍射图；黑色(红色)曲线分别代表计算结果(实验数据)；(b)h-HoMnO3的单晶X射线衍射图

华中科技大学博士学位论文29下分别进行两次测量，将无样品时的数据作为背底信号扣除，从而精确得到样品的本征信号。实验中还需要测量磁场强度信号(H)，我们在pick-up线圈附近绕一组磁场线圈(dH/dt线圈)，用来探测这一信号。图2-6(a)信号补偿电路；(b)Pick-up线圈结构以MnF2单晶的磁化实验为例，介绍脉冲强磁场磁化测量原理和实验过程。当磁场沿c轴方向时，MnF2单晶会在9.3T发生显著的spin-flop转变。实验时，首先将样品置于pick-up线圈中心，测量有样品时pick-up线圈信号Vin(t)和磁场信号dH/dt；然后将样品提出，测量背底信号Vout(t)。它们分别为(t);(t)inoutdHdMdHVVdtdtdt(2-1)由此可得到样品信号为1inoutdMVVdt，如图2-7(a)所示。图中同时给出了磁场信号dH/dt，对其积分可以得到H(t)，如图中虚线所示。对样品信号积分，可以得到001(t)inoutMVVdtM(2-2)式中τ为脉冲磁场的持续时间，M0是样品的起始磁化强度。以H(t)为横坐标，M(t)为纵坐标作图，可以得到M(H)磁化曲线；同样，由样品信号和磁场信号也可以推导出磁化率曲线χ(H)=dM/dH。数据处理结果如图2-7(b)所示。以上公式中，γ和λ是与pick-up线圈有关的因子。其中，γ与线圈结构有关，而λ与线圈灵敏度、样品填充情况均相关。在实际测量中，λ因子很难精确确定，因此实验

【参考文献】：
期刊论文
[1]单相多铁性材料中静态与动态磁电效应研究新进展[J]. 陈宏波,周毅,李有泉.  物理学进展. 2013(04)



本文编号：3491068