钙钛矿锰氧化物以及B20结构FeGe合金磁熵变和临界相变的研究
发布时间：2021-09-30 23:17
相变是体系受到外界的刺激或是扰动,从一种相转变到另外一种相的现象。本文中的主要研究对象分为两类,一类是传统的钙钛矿锰氧化物,一类是具有Skyrmions相的B20结构合金。本文主要的研究内容是两类材料的顺磁-铁磁相变,包括给出精确地确定居里温度以及与相变有关的临界指数的方法,并利用这些临界指数来分析体系的磁相互作用,澄清体系内部磁相互作用的物理机制,这对于解释和理解相变过程中的奇异现象和反常行为是十分重要的。同时本文也探讨材料的磁熵变及磁制冷的潜在应用,为实现室温磁制冷也提供了相关的指导意义。本论文主要研究内容如下:1.Nd0.55Sr0.45MnO3临界行为分析与长程铁磁有序的研究本章主要研究了钙钛矿锰氧化物Nd0.55Sr0.45MnO3顺磁-铁磁相变的临界行为。通过计算得到不同磁场下的磁熵变,从而利用磁熵变与磁场的相关性拟合得到临界指数β=0.4816,γ=1.084。这组临界指数不仅遵循了Widom标度定律,而且也满足K-F拟合规律。与经典的模型相...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
钙钛矿ABO3结构示意图
钙钛矿锰氧化物以及 B20 结构 FeGe 合金磁熵变和临界相变的研究而通常情况下，我们研究的材料体系都是掺杂的钙钛矿锰氧化物，对于掺杂后的稀土锰氧化物 R1-xMxMnO3，由于 Mn 离子存在+3 和+4 价的混价，那么在特定的温度以下，通过混价锰离子之间的双交换作用可以形成铁磁态。双交换作用模型是 1951 年 Zener 提出来的，来源于锰原子的混价情形，双交换作用最显著特点是电子转移行为和磁性状态之间的关系[14,15,16,116]。双交换模型的示意图如图 1.4所示。双交换模型背后的物理机制实际上基于载流子（处于 eg态的单个电子）从 Mn3+跳跃到近邻的 Mn4+离子的一个过程，在这个过程中，O2-离子处于两个不同价态的 Mn 离子之间，并参与电子的跳跃过程。也就是说，如图 1.4 形象的描述，一个电子从 Mn3+离子跳跃到介于 Mn3+和 Mn4+离子之间的 O2-离子的同时也伴随着一个电子从 O2-跳跃到 Mn4+。而在实现跳跃的这个单个电子 eg就成为了巡游电子，于是体系就表现出导电性。同时，由于 eg电子在跳跃的过程中是自旋的方向是不能发生改变的，必须保持原有的自旋取向，这使得相邻的 Mn3和 Mn4+价离子的自旋方向也有相同的取向，于是相邻的锰离子之间以 O2-为媒介，通过 eg电子的运动实现了铁磁性耦合。
南京航空航天大学博士学位论文换作用，图 1.4 为超交换作用的简单示意。与双交换不同之处在之间的 p-d 电子杂化，eg电子在 Mn-O 之间运动，具有动能，而超成共价键。它的物理解释是：因为 O2-离子具有 1s22s22p6的电子结两个 Mn 离子伸展，因此 p 轨道上的一个电子就可以转移到占据 轨道。按照洪德法则，转移到 M1位置的 Mn 离子的氧离子的 p 轨个电子自旋反平行。同时氧离子 p 轨道上剩余的一个电子自旋必然移出去的电子自旋反平行，同时也与占位 M2位置的 Mn离子发生交置的 Mn离子的自旋反平行。这就导致了M1和 M2的自旋反平行。当°时，超交换作用最强。随着 M1-O-M2的夹角变小，超交换作用也交换作用的简单示意图，可以帮助我们更好的理解超交换作用发生
本文编号：3416815
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
钙钛矿ABO3结构示意图
钙钛矿锰氧化物以及 B20 结构 FeGe 合金磁熵变和临界相变的研究而通常情况下，我们研究的材料体系都是掺杂的钙钛矿锰氧化物，对于掺杂后的稀土锰氧化物 R1-xMxMnO3，由于 Mn 离子存在+3 和+4 价的混价，那么在特定的温度以下，通过混价锰离子之间的双交换作用可以形成铁磁态。双交换作用模型是 1951 年 Zener 提出来的，来源于锰原子的混价情形，双交换作用最显著特点是电子转移行为和磁性状态之间的关系[14,15,16,116]。双交换模型的示意图如图 1.4所示。双交换模型背后的物理机制实际上基于载流子（处于 eg态的单个电子）从 Mn3+跳跃到近邻的 Mn4+离子的一个过程，在这个过程中，O2-离子处于两个不同价态的 Mn 离子之间，并参与电子的跳跃过程。也就是说，如图 1.4 形象的描述，一个电子从 Mn3+离子跳跃到介于 Mn3+和 Mn4+离子之间的 O2-离子的同时也伴随着一个电子从 O2-跳跃到 Mn4+。而在实现跳跃的这个单个电子 eg就成为了巡游电子，于是体系就表现出导电性。同时，由于 eg电子在跳跃的过程中是自旋的方向是不能发生改变的，必须保持原有的自旋取向，这使得相邻的 Mn3和 Mn4+价离子的自旋方向也有相同的取向，于是相邻的锰离子之间以 O2-为媒介，通过 eg电子的运动实现了铁磁性耦合。
南京航空航天大学博士学位论文换作用，图 1.4 为超交换作用的简单示意。与双交换不同之处在之间的 p-d 电子杂化，eg电子在 Mn-O 之间运动，具有动能，而超成共价键。它的物理解释是：因为 O2-离子具有 1s22s22p6的电子结两个 Mn 离子伸展，因此 p 轨道上的一个电子就可以转移到占据 轨道。按照洪德法则，转移到 M1位置的 Mn 离子的氧离子的 p 轨个电子自旋反平行。同时氧离子 p 轨道上剩余的一个电子自旋必然移出去的电子自旋反平行，同时也与占位 M2位置的 Mn离子发生交置的 Mn离子的自旋反平行。这就导致了M1和 M2的自旋反平行。当°时，超交换作用最强。随着 M1-O-M2的夹角变小，超交换作用也交换作用的简单示意图，可以帮助我们更好的理解超交换作用发生
本文编号：3416815
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