磁场对多铁性材料 CdCr2 S4介电性质的影响

多铁性材料在磁相变温度附近的介电异常归因于系统中铁磁有序和弛豫铁电性的共存。本文基于Heisen-berg模型对铁磁子系统进行分析,使用最近邻自旋对关联表征磁子系统的磁有序程度。磁性质通过磁电耦合效应修正磁性离子因非中心位移而形成的极化簇的取向激活能,实现对介电性质的影响。外加磁场通过提高系统的磁有序程度而使得介电异常更为显著,磁相变温度附近的磁电容效应是磁场对介电性质影响的最好检验。     

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.     

La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3/MgO颗粒系统的电输运和磁电阻

用溶胶凝胶法制备La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)粉末,并引入第二相MgO在不同的烧结温度下制备了(1-x)LSMO/xMgO铁磁颗粒系统,对样品的结构、电输运性质和磁电阻进行了系统的研究.结果表明:随MgO含量的增加,样品的电阻率增加、绝缘体金属转变向低温移动、低温电阻极小值现象变得更加明显以及样品的磁电阻增强,但当MgO含量增加到0.07以后,样品的绝缘体金属转变温度又重新增加,其磁电阻也几乎不变,运用颗粒之间的磁耦合关系和自旋极化隧穿机理,对实验结果进行了讨论.     

六角多铁HoMnO3的磁电性质及其研究进展

六角HoMnO3材料是近年来多铁性磁电材料研究中一个极其重要且具有代表性的材料.文章全面概述了多铁材料HoMnO3的磁电性质以及近年来国内外的相关研究进展,包括HoMnO3的低温自旋交换作用、磁性相变、外加电场诱导的磁化改变、铁电极化机理以及由于磁弹、自旋晶格耦合、自旋声子耦合作用导致的巨磁电效应等.重点评述了HoMn...     

六角多铁HoMnO3的磁电性质及其研究进展

六角HoMnO3材料是近年来多铁性磁电材料研究中一个极其重要且具有代表性的材料.文章全面概述了多铁材料HoMnO3的磁电性质以及近年来国内外的相关研究进展,包括HoMnO3的低温自旋交换作用、磁性相变、外加电场诱导的磁化改变、铁电极化机理以及由于磁弹、自旋晶格耦合、自旋声子耦合作用导致的巨磁电效应等.重点评述了HoMnO3材料磁电效应产生的物理机制,在此基础上,讨论了应用过程中存在的问题,提出了解决的可能途径.     

铁磁/半导体/铁磁异质结中电子的自旋翻转及磁电阻效应

考虑半导体中自旋轨道耦合作用的自旋翻转效应及铁磁半导体边界处的界面势垒作用,研究了自旋极化电子在准一维铁磁/半导体/铁磁(F/S/F)异质结中的输运行为.数值结果表明,随着界面势垒的增大能够实现电子自旋的翻转.随着两边铁磁体磁化方向夹角的变化,磁电阻在夹角为π处出现正负转变,而且磁电阻正负值的绝对值关于夹角π不对称,这些现象均起源于Rashba自旋轨道耦合作用而不是Dresselhaus自旋轨道耦合作用.与Dresselhaus自旋轨道耦合作用相比,Rashba自旋轨道耦合作用更能增大磁电阻效应.     

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.     

多通道铁磁纳米线中的自旋极化和磁电阻

利用散射矩阵理论,研究了多通道纳米线结构中的量子化电导、自旋极化和弹道磁电阻.结果表明:在铁磁排列时,自旋简并解除,量子化电导以e2/h为单位变化,自旋极化率可以达到33%;随着纳米线宽度的减小,弹道磁电阻增长迅速;当线细到只有一种自旋态电子通过时,磁电阻达到无穷大,其自旋极化率为100%.     

复合相多铁性陶瓷(1-x)BaTiO3-xCoFe2O4的制备和性质

为研究复合相多铁材料中的磁电耦合并寻找同时具有良好铁电性和磁性性质的复合相多铁性材料,采用固态反应法,制备了(1-x)BaTiO3-xCoFe2O4系列复合多铁性陶瓷.通过分析性质和成分之间的依赖关系,在实验上发现,在x=0.3附近,陶瓷表现出较好的室温铁电、压电和磁性性质,相关的铁电剩余极化值为4.5 μC/cm2,压电导数和机电耦合系数为73 pC/N和0.16,剩余磁化强度为6.7 emu/g.并且,在实验上观察到磁电耦合效应对宏观电、磁性质的影响.     

颗粒间隧穿体系H-A模型的磁电阻翻转效应

基于HELMAN-ABELES模型,超越传统的一级近似,对磁场相关库仑阻塞下体系的磁输运性质进行了系统的理论分析.我们发现,磁场相关的库仑能隙将引起低温下的正磁电阻发散行为,该行为与自旋极化引起的低温负磁电阻相互竞争,使体系的宏观磁电阻随参数的区域变化呈现出复杂的特征.我们分析了该正磁电阻出现的根本原因,从而指出影响磁电阻的因素除了传统的自旋极化率之外,还有与之效果相反的自旋相关库仑能隙的作用,后者为颗粒体系中的磁电阻效应提供了新的可能来源.     

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.     

具有磁电效应的A类反铁磁系统的自旋波理论

自旋波理论通常用来研究低温下各类铁磁、反铁磁的磁性质 .运用自旋波理论 ,考虑外电场作用下产生的磁电效应 ,研究了A类反铁磁系统在主要高对称性方向的自旋波频谱以及由于磁电效应而发生的改变 .发现磁电效应电场的作用相当于一个虚构的磁场 ,能够引起自旋波能谱的分裂     

(Bi3.15Nd0.85)(Ti2Fe0.5Co0.5)O11.5陶瓷的制备及多铁性能表征

采用改进的固相反应法制备(Bi3.15Nd0.85)(Ti2Fe0.5Co0.5)O11.5陶瓷.多铁性能测试结果表明,陶瓷样品具有室温多铁性.样品的剩余磁化为~77memu/g,剩余极化为~1.7μC/cm2,且磁场对介电频谱的影响证实该陶瓷样品的室温磁电耦合效应.     

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.     

介电弹性体复合材料的热力学和热机电稳定性

本文研究了硅橡胶介电弹性体复合材料的热力学和热机电稳定性.考虑温度、掺杂和电致伸缩变形的耦合影响,建立介电弹性体复合材料的介电常数模型,从而构建系统的电场能,基于此耦合发展的Ogden模型研究复合材料的热力学性能和热机电稳定性性能.结果表明,当电致伸缩系数减小,或材料常数比减小,或温度增加,或唯象学参数增加,或电致伸缩系数比增加时,介电弹性体临界名义电场增加,从而热力学系统的稳定性增强.这些结论对于硅橡胶纳米复合材料的设计和制备及其应用器件研究有巨大帮助.     

多铁性异质结研究进展

多铁异质结中的磁电耦合效应是凝聚态物理和材料物理的研究热点之一.相比单相的多铁材料,多铁异质结中界面处的自旋、电荷、轨道以及晶格之间存在着复杂的相互作用,导致出现一些新的物理现象,使得其在新一代的存储器、传感器、微波等领域中具有重要的应用前景.文章介绍近年来在多铁异质结方向取得的进展,着重介绍实现电场对磁性控制的场效应、应变效应、交换偏置效应等,以及磁场对多铁性的调控,从而获得很大的磁电耦合效应;分析了多铁隧道结及其磁电耦合效应,其集成了传统铁电隧道结和铁磁隧道结的优势,可大幅度提高单个存储单元存储状态,从而提高存储密度.最后提出当前面临的问题和对未来的展望.     

PbTiO_3-CoFe_2O_4磁电材料样品库的同步辐射X射线衍射结构分析

用高分辨微区同步辐射X射线衍射研究了PbTiO3-CoFe2O4组合材料样品库晶体结构随成分的变化,发现在80%PbTiO3成分附近存在着一个由外延应力引起的狭窄立方相区.分析表明,正是此相区的存在造成了该区域介电常数、非线性介电常数和磁电系数异常的增大.     

PbTiO3-CoFe2O4磁电材料样品库的同步辐射X射线衍射结构分析

用高分辨微区同步辐射X射线衍射研究了PbTiO3-CoFe2O4组合材料样品库晶嵌：结构随成分的变化，发现在80％PbTiO3成分附近存在着一个由外延应力引起的狭窄立方相区．分析表明，正是此相区的存在造成了该区域介电常数、非线性介电常数和磁电系数异常的增大．