过渡金属氧化物A2Co2TeB2O10(A=Pb,Ba)及SrCo(SeO3)2的磁性研究

作     者：牛文静 

作者单位：湖北师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘美风

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：低维磁性材料 反铁磁 A2Co2TeB2O10(A=Pb,Ba) SrCo(SeO3)2 

摘      要：近年来,低维量子系统因其独特的性质,如量子自旋液体、自旋诱导的多铁性、量子磁化平台以及波色-爱因斯坦(Bose-Einstein)凝聚态,受到了凝聚态物理学界广泛的关注。目前已被报道的低维量子磁性材料依旧相对较少,因此设计出全新的低维量子磁性材料,有利于理解产生这些奇异现象背后的物理机制,对于该领域的研究具有非常重要的意义。本论文聚焦钴基磁性材料的探索,成功合成了两类准一维磁性材料体系ACoTeBO(A=Pb,Ba)和SrCo(SeO),并系统研究了它们的结构、磁性及比热。另外,我们还对PbCoTeBO进行了理论计算,证实了其反铁磁基态。本论文的具体内容安排如下:第一章,简单介绍低维量子系统,阐述低维量子磁性材料所表现出的奇异物理性质,并对一些经典低维量子磁性材料进行概述。第二章,介绍本论文采用的实验方法和物性表征所需的仪器设备。实验方法为高温固相法,主要流程为称量、研磨、预烧结、压片,烧结。测试所需的仪器设备为X射线粉末衍射仪(XRD)和综合物性测量系统(PPMS),用XRD测试样品成分以进行结构表征,用PPMS测试样品的磁性及比热以进行物性表征。第三章,设计合成了ACoTeBO(A=Pb,Ba)化合物体系,系统研究了结构和磁学性质。研究结果表明:ACoTeBO(A=Pb,Ba)的空间群为Cmca,磁化率结果表明ACoTeBO(A=Pb,Ba)均发生了一个反铁磁相变,其中PbCoTeBO的磁相变温度大约为45 K,BaCoTeBO的磁相变温度大约为30 K;通过居里外斯拟合,得到PbCoTeBO的居里外斯温度θ=-29.4 K,BaCoTeBO的外斯温度θ=-18.03 K,表明两者均具有较强的反铁磁相互作用。第四章,通过固相反应法合成了SrCo(SeO)化合物,并且系统研究了它的结构和磁性。研究结果表明:SrCo(SeO)空间群为P2/c,在22 K附近发生了反铁磁相变,外加磁场能够明显调控磁性相变;对其磁化率进行居里外斯拟合,得到居里外斯温度θ=-32.8 K,说明Co之间的反铁磁相互作用占主导作用;此外,拟合得到有效磁矩μ=4.6μ,远高于只考虑自旋角动量的理论磁矩,说明系统存在未淬灭的轨道矩。第五章,对本论文进行总结和展望。