鈣鈦礦錳氧化物以及B20結(jié)構(gòu)FeGe合金磁熵變和臨界相變的研究
發(fā)布時(shí)間：2021-09-30 23:17
相變是體系受到外界的刺激或是擾動(dòng),從一種相轉(zhuǎn)變到另外一種相的現(xiàn)象。本文中的主要研究對(duì)象分為兩類,一類是傳統(tǒng)的鈣鈦礦錳氧化物,一類是具有Skyrmions相的B20結(jié)構(gòu)合金。本文主要的研究?jī)?nèi)容是兩類材料的順磁-鐵磁相變,包括給出精確地確定居里溫度以及與相變有關(guān)的臨界指數(shù)的方法,并利用這些臨界指數(shù)來(lái)分析體系的磁相互作用,澄清體系內(nèi)部磁相互作用的物理機(jī)制,這對(duì)于解釋和理解相變過(guò)程中的奇異現(xiàn)象和反常行為是十分重要的。同時(shí)本文也探討材料的磁熵變及磁制冷的潛在應(yīng)用,為實(shí)現(xiàn)室溫磁制冷也提供了相關(guān)的指導(dǎo)意義。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:1.Nd0.55Sr0.45MnO3臨界行為分析與長(zhǎng)程鐵磁有序的研究本章主要研究了鈣鈦礦錳氧化物Nd0.55Sr0.45MnO3順磁-鐵磁相變的臨界行為。通過(guò)計(jì)算得到不同磁場(chǎng)下的磁熵變,從而利用磁熵變與磁場(chǎng)的相關(guān)性擬合得到臨界指數(shù)β=0.4816,γ=1.084。這組臨界指數(shù)不僅遵循了Widom標(biāo)度定律,而且也滿足K-F擬合規(guī)律。與經(jīng)典的模型相...
【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：114 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
鈣鈦礦ABO3結(jié)構(gòu)示意圖
鈣鈦礦錳氧化物以及 B20 結(jié)構(gòu) FeGe 合金磁熵變和臨界相變的研究而通常情況下，我們研究的材料體系都是摻雜的鈣鈦礦錳氧化物，對(duì)于摻雜后的稀土錳氧化物 R1-xMxMnO3，由于 Mn 離子存在+3 和+4 價(jià)的混價(jià)，那么在特定的溫度以下，通過(guò)混價(jià)錳離子之間的雙交換作用可以形成鐵磁態(tài)。雙交換作用模型是 1951 年 Zener 提出來(lái)的，來(lái)源于錳原子的混價(jià)情形，雙交換作用最顯著特點(diǎn)是電子轉(zhuǎn)移行為和磁性狀態(tài)之間的關(guān)系[14,15,16,116]。雙交換模型的示意圖如圖 1.4所示。雙交換模型背后的物理機(jī)制實(shí)際上基于載流子（處于 eg態(tài)的單個(gè)電子）從 Mn3+跳躍到近鄰的 Mn4+離子的一個(gè)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，O2-離子處于兩個(gè)不同價(jià)態(tài)的 Mn 離子之間，并參與電子的跳躍過(guò)程。也就是說(shuō)，如圖 1.4 形象的描述，一個(gè)電子從 Mn3+離子跳躍到介于 Mn3+和 Mn4+離子之間的 O2-離子的同時(shí)也伴隨著一個(gè)電子從 O2-跳躍到 Mn4+。而在實(shí)現(xiàn)跳躍的這個(gè)單個(gè)電子 eg就成為了巡游電子，于是體系就表現(xiàn)出導(dǎo)電性。同時(shí)，由于 eg電子在跳躍的過(guò)程中是自旋的方向是不能發(fā)生改變的，必須保持原有的自旋取向，這使得相鄰的 Mn3和 Mn4+價(jià)離子的自旋方向也有相同的取向，于是相鄰的錳離子之間以 O2-為媒介，通過(guò) eg電子的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了鐵磁性耦合。
南京航空航天大學(xué)博士學(xué)位論文換作用，圖 1.4 為超交換作用的簡(jiǎn)單示意。與雙交換不同之處在之間的 p-d 電子雜化，eg電子在 Mn-O 之間運(yùn)動(dòng)，具有動(dòng)能，而超成共價(jià)鍵。它的物理解釋是：因?yàn)?O2-離子具有 1s22s22p6的電子結(jié)兩個(gè) Mn 離子伸展，因此 p 軌道上的一個(gè)電子就可以轉(zhuǎn)移到占據(jù) 軌道。按照洪德法則，轉(zhuǎn)移到 M1位置的 Mn 離子的氧離子的 p 軌個(gè)電子自旋反平行。同時(shí)氧離子 p 軌道上剩余的一個(gè)電子自旋必然移出去的電子自旋反平行，同時(shí)也與占位 M2位置的 Mn離子發(fā)生交置的 Mn離子的自旋反平行。這就導(dǎo)致了M1和 M2的自旋反平行。當(dāng)°時(shí)，超交換作用最強(qiáng)。隨著 M1-O-M2的夾角變小，超交換作用也交換作用的簡(jiǎn)單示意圖，可以幫助我們更好的理解超交換作用發(fā)生
本文編號(hào)：3416815
【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：114 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
鈣鈦礦ABO3結(jié)構(gòu)示意圖
鈣鈦礦錳氧化物以及 B20 結(jié)構(gòu) FeGe 合金磁熵變和臨界相變的研究而通常情況下，我們研究的材料體系都是摻雜的鈣鈦礦錳氧化物，對(duì)于摻雜后的稀土錳氧化物 R1-xMxMnO3，由于 Mn 離子存在+3 和+4 價(jià)的混價(jià)，那么在特定的溫度以下，通過(guò)混價(jià)錳離子之間的雙交換作用可以形成鐵磁態(tài)。雙交換作用模型是 1951 年 Zener 提出來(lái)的，來(lái)源于錳原子的混價(jià)情形，雙交換作用最顯著特點(diǎn)是電子轉(zhuǎn)移行為和磁性狀態(tài)之間的關(guān)系[14,15,16,116]。雙交換模型的示意圖如圖 1.4所示。雙交換模型背后的物理機(jī)制實(shí)際上基于載流子（處于 eg態(tài)的單個(gè)電子）從 Mn3+跳躍到近鄰的 Mn4+離子的一個(gè)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，O2-離子處于兩個(gè)不同價(jià)態(tài)的 Mn 離子之間，并參與電子的跳躍過(guò)程。也就是說(shuō)，如圖 1.4 形象的描述，一個(gè)電子從 Mn3+離子跳躍到介于 Mn3+和 Mn4+離子之間的 O2-離子的同時(shí)也伴隨著一個(gè)電子從 O2-跳躍到 Mn4+。而在實(shí)現(xiàn)跳躍的這個(gè)單個(gè)電子 eg就成為了巡游電子，于是體系就表現(xiàn)出導(dǎo)電性。同時(shí)，由于 eg電子在跳躍的過(guò)程中是自旋的方向是不能發(fā)生改變的，必須保持原有的自旋取向，這使得相鄰的 Mn3和 Mn4+價(jià)離子的自旋方向也有相同的取向，于是相鄰的錳離子之間以 O2-為媒介，通過(guò) eg電子的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了鐵磁性耦合。
南京航空航天大學(xué)博士學(xué)位論文換作用，圖 1.4 為超交換作用的簡(jiǎn)單示意。與雙交換不同之處在之間的 p-d 電子雜化，eg電子在 Mn-O 之間運(yùn)動(dòng)，具有動(dòng)能，而超成共價(jià)鍵。它的物理解釋是：因?yàn)?O2-離子具有 1s22s22p6的電子結(jié)兩個(gè) Mn 離子伸展，因此 p 軌道上的一個(gè)電子就可以轉(zhuǎn)移到占據(jù) 軌道。按照洪德法則，轉(zhuǎn)移到 M1位置的 Mn 離子的氧離子的 p 軌個(gè)電子自旋反平行。同時(shí)氧離子 p 軌道上剩余的一個(gè)電子自旋必然移出去的電子自旋反平行，同時(shí)也與占位 M2位置的 Mn離子發(fā)生交置的 Mn離子的自旋反平行。這就導(dǎo)致了M1和 M2的自旋反平行。當(dāng)°時(shí)，超交換作用最強(qiáng)。隨著 M1-O-M2的夾角變小，超交換作用也交換作用的簡(jiǎn)單示意圖，可以幫助我們更好的理解超交換作用發(fā)生
本文編號(hào)：3416815
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