相變是體系受到外界的刺激或是擾動,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。本文主要的研究內(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制,這對于解釋和理解相變過程中的奇異現(xiàn)象和反常行為是十分重要的。同時本文也探討材料的磁熵變及磁制冷的潛在應用,為實現(xiàn)室溫磁制冷也提供了相關(guān)的指導意義。本論文主要研究內(nèi)容如下:1.Nd_0.55Sr_0.45MnO₃臨界行為分析與長程鐵磁有序的研究本章主要研究了鈣鈦礦錳氧化物Nd_0.55Sr_0.45MnO₃順磁-鐵磁相變的臨界行為。通過計算得到不同磁場下的磁熵變,從而利用磁熵變與磁場的相關(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... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學位級別】：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，對于摻雜后的稀土錳氧化物 R1-xMxMnO3，由于 Mn 離子存在+3 和+4 價的混價，那么在特定的溫度以下，通過混價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 提出來的，來源于錳原子的混價情形，雙交換作用最顯著特點是電子轉(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制實際上基于載流子（處于 eg態(tài)的單個電子）從 Mn3+跳躍到近鄰的 Mn4+離子的一個過程，在這個過程中，O2-離子處于兩個不同價態(tài)的 Mn 離子之間，并參與電子的跳躍過程。也就是說，如圖 1.4 形象的描述，一個電子從 Mn3+離子跳躍到介于 Mn3+和 Mn4+離子之間的 O2-離子的同時也伴隨著一個電子從 O2-跳躍到 Mn4+。而在實現(xiàn)跳躍的這個單個電子 eg就成為了巡游電子，于是體系就表現(xiàn)出導電性。同時，由于 eg電子在跳躍的過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 eg電子的運動實現(xiàn)了鐵磁性耦合。

南京航空航天大學博士學位論文換作用，圖 1.4 為超交換作用的簡單示意。與雙交換不同之處在之間的 p-d 電子雜化，eg電子在 Mn-O 之間運動，具有動能，而超成共價鍵。它的物理解釋是：因為 O2-離子具有 1s22s22p6的電子結(jié)兩個 Mn 離子伸展，因此 p 軌道上的一個電子就可以轉(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 軌個電子自旋反平行。同時氧離子 p 軌道上剩余的一個電子自旋必然移出去的電子自旋反平行，同時也與占位 M2位置的 Mn離子發(fā)生交置的 Mn離子的自旋反平行。這就導致了M1和 M2的自旋反平行。當°時，超交換作用最強。隨著 M1-O-M2的夾角變小，超交換作用也交換作用的簡單示意圖，可以幫助我們更好的理解超交換作用發(fā)生


本文編號：3416815