磁电耦合对于多铁性材料CdCr2S4介电性质的影响

多铁性材料CdCr2S4在实验中被观测到的磁相变温度附近的介电异常现象,为一定温度区间内共存的弛豫铁电性和铁磁性提供了磁电耦合的依据。基于SRBRF模型和Heisenberg模型,我们提出形如 的磁电耦合形式,并计算出了最近邻磁自旋对关联 。最近邻自旋对关联 通过磁电耦合修正阻碍极化翻转的激活能的大小,使得被冻结在某一特定方向上的极化又能够在其它的可能取向上进行热翻转,改变了极化弛豫时间的分布,从而导致了介电性质在磁相变温度附近发生介电异常。同时,考虑磁场对介电性质的影响,得出的磁电容效应和实验数据很好吻合进一步证实了我们想法的正确性。     

磁性弛豫铁电体CdCr2S4的磁熵特性研究

磁性弛豫铁电材料是指在一定温度范围内同时具有弛豫铁电性和铁磁(反铁磁)序的材料,弛豫铁电性和磁有序的共存使其存在内禀的磁电效应.实验上已经测出在外加磁场情况下磁性弛豫铁电材料CdCr2S4具有巨大的磁熵效应,但是理论上还没有具体解释这一现象.本文分别运用球形无规键-无规场模型(SRBRF模型)和海森堡模型(Heisenberg模型)来描述铁电子系统和磁子系统,并且考虑了两个子系统之间的耦合相互作用,研究了外加磁场及温度的大小对磁性弛豫铁电材料CdCr2S4的磁熵变化及绝热温度差的改变.研究表明,磁熵变化及绝热温度差都在磁相变温度附近具有最大值,我们的理论研究结果很好地解释了实验现象.     

强磁场下贝氏体相变的热力学机制研究

借助微观组织观察,研究了外加强磁场对钢中贝氏体相变的影响,结果表明,12 T强磁场作用缩短了贝氏体相变时间,增加了贝氏体铁素体的体积分数,贝氏体铁素体板条更为致密。另一方面,本文考虑到磁场对材料磁矩、居里温度和结构参数的影响,扩展了经典磁自由能计算模型。结果发现,低于居里温度时,长程磁有序对贝氏体铁素体的磁性贡献占主导地位,高于居里温度时,短程磁有序对其磁性贡献最大。另外,磁致磁熵改变量在居里温度处达到最大值,表明此时磁场对贝氏体铁素体磁有序程度的影响最为显著。利用扩展模型计算得到的磁自由能变化规律与实验结果相吻合,扩展模型的有效性和准确性得到验证。     

取向多晶Mn_(1.9)Co_(0.1)Sb的磁弹性相变和巨各向异性磁致应变效应

Mn_2Sb基合金磁弹性相变附近具有丰富可调的磁功能性质,再加上其低廉的成本,在很多领域都具有潜在应用,然而合金有关磁致应变的研究和报道仍然非常少.本文利用合金在电弧熔炼过程中,由于快速冷却而产生强烈温度梯度,从而导致晶体生长出现高度择优取向性,制备出取向性的Mn_(1.9)Co_(0.1)Sb多晶合金. X射线衍射和热磁测量都表明合金晶粒沿着特定晶体学方向生长.等温磁化曲线表明合金发生了明显的磁场驱动变磁性相变,且变磁性行为随测量温度的降低越发明显.利用标准的电阻式应变片方法直接测量了其磁致应变效应,获得了测量方向分别平行和垂直于织构方向高达0.246%和-0.11%的巨各向异性磁致应变值.该磁致应变效应主要起源于合金磁场诱导变磁性相变附近各向异性的晶格畸变.     

磁电耦合对于铁电磁系统的磁性关联的影响

铁电磁系统具有在低温下铁电有序和(反)铁磁有序自发共存的特征,存在内禀的磁电耦合效应.利用了铁电软模理论和基于海森堡模型的平均场近似理论,分别研究了磁电耦合对铁电、铁磁有序共存系统和铁电、反铁磁有序共存系统的磁性质的影响.结果发现在一定的外磁场条件下,无论是铁电、铁磁有序共存的系统还是铁电、反铁磁有序共存的系统,磁电耦合都相当于一个虚拟的外磁场,且系统的铁磁性关联会随着耦合常数的增加而增加.     

基于磁相变材料的物理效应研究

磁相变材料具有丰富的物理性质,在磁场、应力场或温度的驱动下能表现出磁热、磁致伸缩、弹热和负热膨胀等多种效应,在制冷、传感和能源转换等领域有着重要的应用前景.作为一种新型磁性功能材料,基于磁相变材料相关效应的研究领域正不断拓宽,研究内容也不断丰富.本文首先阐述磁性材料的相变类型并着重介绍一级磁相变材料.随后简介近年来一级磁相变材料在磁场、应力场和温度驱动下所表现出相关效应的研究进展.     

Ni50.3Mn27.3Ga22.4磁性形状记忆合金薄膜的磁性能研究

采用磁控溅射方法制备Ni50.3Mn27.3Ga22.4磁性形状记忆合金薄膜。系统研究薄膜的马氏体相变行为、磁场增强相变应变特性以及温度对磁感生应变的影响。试验结果表明,经823 K退火1 h的Ni50.3Mn27.3Ga22.4薄膜室温下处于奥氏体态,马氏体相变开始温度为271.5 K。当沿膜面方向施加0—0.8 T磁场时,Ni50.3Mn27.3Ga22.4薄膜的马氏体相变应变量随磁场强度的增大而增大,呈现出磁场增强马氏体相变应变效应。试验还发现,饱和磁感生应变显著依赖于测试温度。当测试温度低于拟马氏体相变结束温度时,饱和磁感生应变随温度的升高先缓慢增大,在马氏体相变开始温度附近磁感生应变值发生跳跃式增加,然后随测试温度的进一步升高而降低。     

对具有蜂窝点阵结构的S=2横向Ising模型基态磁性质的研究

对具有蜂窝点阵结构的S=2横向Ising模型,采用相关有效场理论,推导出系统的有限温度及基态纵向和横向磁矩公式,采用数值计算方法得到了基态的磁化曲线,重点考察了横场对系统基态磁性质的影响.研究表明,系统基态磁矩随晶场或横场的变化发生了三种相变:一级有序-有序相变,一级有序-无序相变,二级有序-无序相变.得到了横向磁场会减弱系统发生一级相变趋势的结论.     

纳米磁性颗粒点阵的磁电阻效应

纳米颗粒高密度排列体系有其独特的磁学和电输运性质.主要研究了具有单轴各向异性的单畴磁性颗粒二维正方点阵的磁性和隧穿磁电阻效应.纳米磁性颗粒规则地浸在绝缘基质中.自旋电子在点阵中的输运主要来源于隧穿磁电阻.颗粒磁矩的取向与隧穿磁电阻的大小直接相关.我们发现磁偶极矩相互作用的强弱及温度对该种纳米颗粒点阵系统中的磁学和电输运性质有重要的影响.弱偶极相互作用下,系统的磁化强度和隧穿磁电阻随温度的增加而减小.在给定温度时,偶极相互作用强度的增加,使系统出现由低电阻状态向高电阻状态的转变.强偶极相互作用使系统出现明显的磁电阻各向异性.     

小世界网络中的相分离和超大磁电阻效应

由于自旋、轨道、电荷和晶格的关联作用,具有超大磁电阻效应的锰氧化物表现出自发的相分离特征和复杂网络的输运特性.小世界网络是介于规则网络与无规网络之间的一种新的网络构形,它能够很好地描述锰氧化物的相分离特征.我们运用蒙特卡罗方法研究了基于小世界网络的一维伊辛自旋链中的磁输运性质,发现小世界关联会导致自发的长程序.随着小世界长程作用的增强,铁磁相的区域扩大,同时体系的磁性相变温度升高.相应的电阻网络模拟显示,在铁磁—顺磁转变温度附近,磁电阻效应有了很大的提高,很好地解释了锰氧化物中的相分离现象与超大磁电阻效应.     

Relaxor ferroelectricity and colossal magnetocapacitive coupling in ferromagnetic CdCr2S4

Materials in which magnetic and electric order coexist--termed 'multiferroics' or 'magnetoelectrics'--have recently become the focus of much research. In particular, the simultaneous occurrence of ferromagnetism and ferroelectricity, combined with an intimate coupling of magnetization and polarization via magnetocapacitive effects, holds promise for new generations of electronic devices. Here we present measurements on a simple cubic spinel compound with unusual, and potentially useful, magnetic and electric properties: it shows ferromagnetic order coexisting with relaxor ferroelectricity (a ferroelectric cluster state with a smeared-out phase transition), both having sizable ordering temperatures and moments. Close to the ferromagnetic ordering temperature, the magnetocapacitive coupling (characterized by a variation of the dielectric constant in an external magnetic field) reaches colossal values, approaching 500 per cent. We attribute the relaxor properties to geometric frustration, which is well known for magnetic moments but here is found to impede long-range order of the structural degrees of freedom that drive the formation of the ferroelectric state.     

Mn基钙钛矿样品相图修正及庞磁电阻起因

对具有不同A位平均离子尺寸的AMnO3型Mn基钙钛矿样品的阻温关系和电子顺磁共振谱等进行了实验研究．结果表明,在温度与A位平均离子尺寸的相图上,除了普遍公认的高温顺磁绝缘体相和低温长程铁磁有序的金属相外,在两相之间还存在一过渡相,其起因源于顺磁绝缘体背景上出现短程铁磁有序的金属集团所致．研究结果还表明,外加磁场加速铁磁金属集团的生成和长大是导致庞磁电阻效应的主要原因．     

磁场中铁磁性胶粒的聚沉性质

分析了铁磁性胶粒及其周围电解质离子在磁场中的磁化行为和胶粒外磁场分布状况。利用双电层理论计算了在磁场作用下铁磁性胶粒周围离子的分布情况 ,给出磁场作用下胶粒间势能表达式、体系聚沉的临界磁场和聚沉速率表达式 ,并以常温常压下水溶胶在 0 .0 0 3T磁场作用下的情况为例进行了计算。结果表明 ,磁场作用对胶粒周围电解质离子浓度分布的影响较小 ,对铁磁性胶粒间势能和胶粒间聚沉速率的影响较大。粒子浓度为 10 16m-3的水溶胶体系发生聚沉的临界磁场强度为 0 .0 0 2 7T ,磁场作用加快了聚沉速率。     

Cd_(0.03)Sr_(0.485)Ba_(0.485)Nb_2O_6单晶及其介电谱

本文报告了f=1KHz到1GHz范围内Cd_(0.03)Sr_(0.485)Ba_(0.485)Nb_2O_6(CdSBN)单晶的新鲜样品,和经交变电场处理后样品的介电谱.实验表明,低频介电弛豫经强交变电场处理后而消失,同时交流电导率也降低.在施加偏置电场后,其介电常数出现极大值的温度T_m向高温方向移动,这可用场致相变加以解释.同时也说明该晶体属于二级相变的特性.又在实验所加的偏置电场范围内,晶体相变的弥散性不产生影响.     

Giant magneto resistance and temperature coefficient of resistance in Sm0.55Sr0.30Ag0.15MnO3 perovskite

Silver ions substituted samarium strontium manganite (Sm0.55Sr0.30Ag0.15MnO3) pervoskite was synthesized by using respective oxides in stoichiometric ratio through solid state reaction. The as-prepared sample was characterized by various analytical techniques to confirm its formation and understand the effect of monovalent silver ions in pervoskite lattice. X-ray diffraction pattern confirms the single phase formation while grain morphology in SEM image indicates good connectivity among the grains. The enhancement in metal to insulator transition temperature shows quenched disorder and magnetoresistance phenomena. The magnetoresistance (MR) and temperature coefficient of resistance (TCR) emerge from grain growth factor and homogeneity induced by Ag+ ions in the lattice. The reduction in hysteresis loss resulted from antiferromagnetic - ferromagnetic (TN) and ferromagnetic - paramagnetic (Tc) transitions reveals the removal of disorder in perovskite lattice by Ag+ ions substitution. This increases the magnetic moment across distinct ions on the applying magnetic field. The rise in MR% (~99%) with silver doping emerging from smooth spin tunneling of the grains across the boundary and suppression of the disordered magnetic fluctuations with increase in magnetic field has been reported. The present compound exhibits the first order nature of magnetism and observed first time the highest value of TCR ~ 95%.     

具有铁磁性Ising模型的磁性质

以Fe4N为原型,构建在晶场作用下的混自旋Ising模型。利用平均场理论,得到该模型的磁矩和自由能公式;绘制了不同相互作用下的磁化曲线;研究了系统的磁性质。发现系统发生了丰富的相变特性:系统存在一级有序-无序相变、重入现象和二级相变;晶场D_A/|J_1|和D_B/|J_1|对系统的磁性质所起作用相似。随着晶场的增加,一级有序-无序相变的温度升高,重入现象的温度降低;一级有序-无序相变和重入现象的温度间距逐渐缩小,直至这两种相变消失。     

磁场下U(2)×U(2)线性σ模型的手征相变

采用U(2)×U(2)线性σ模型对匀强磁场下的手征相变进行了研究.采用单圈有效势方法,讨论在不同温度、不同重子化学势、不同磁场下的有效势,从而对相变的类型进行了考察.结果表明,磁场的引入一般会提高手征相变的相变温度;介子自由度、真空起伏可能改变相变的性质.     

钙钛矿La0.7Pb0.3MnO3的结构和磁性研究

采用固相反应烧结法成功制备了单相多晶样品La0．7Pb0.3MnO3，用X射线衍射和超导量子干涉仪及振动样品磁强计对其结构和磁性进行了研究。结果表明，样品呈菱面相晶体结构，空间群为R-3C，居里温度Tc=348K，在居里温度附近，发生铁磁一顺磁转变。此材料呈现出一种典型的团簇玻璃特性，其阻截温度为336K，并且对零场冷却和场冷却曲线给出了合理的解释。室温下，其矫顽力只有40Oe。     

La_(0.5)Ca_(0.5)MnO_3纳米颗粒的铁磁相变临界行为研究

La0.5Ca0.5MnO3块体陶瓷表现出电荷有序态特性,但是当La0.5Ca0.5MnO3颗粒减小后电荷有序态将被破坏.本文采用磁测量法研究了La0.5Ca0.5MnO3纳米颗粒的铁磁相变临界行为.结果表明La0.5Ca0.5MnO3纳米颗粒的铁磁相变临界行为可用平均场模型很好地拟合,意味着La0.5Ca0.5MnO3纳米颗粒的铁磁相变为长程有序作用特征.输运行为表明,外加磁场可诱导La0.5Ca0.5MnO3纳米颗粒产生绝缘体-金属转变,可归因于外加磁场使得晶界势垒降低所致.