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新型氟碘酸盐低维磁性材料的合成和性能研究

新型氟碘酸盐低维磁性材料的合成和性能研究

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作者：刘航华中科技大学

学位级别：硕士

低维磁性材料可能具有与传统三维磁性材料明显不同的重要特性,如量子自旋液体等。对这些特性的物理本质和潜在应用深入研究,可为设计新型微电子与信息技术器件提供重要的思路,并为发展具有超高密度、超快速度和超低功耗的下一代信息功... 详细信息

低维磁性材料可能具有与传统三维磁性材料明显不同的重要特性,如量子自旋液体等。对这些特性的物理本质和潜在应用深入研究,可为设计新型微电子与信息技术器件提供重要的思路,并为发展具有超高密度、超快速度和超低功耗的下一代信息功能器件奠定扎实的理论基础。然而,目前理想的低维磁性材料还比较匮乏,众多新奇量子现象和异常特性的起源、本质以及机制还未被完全理解,因此探索合成更多新型低维磁性材料尤为重要。在过渡金属氟碘酸盐中,五价碘I(V)由于具有一对立体活性的孤对电子,易于形成不对称的配位环境,因此金属碘酸盐可具有丰富多变的化学结构。另外在金属碘酸盐中引入F形成I-F或M-F键,可进一步丰富材料结构的多样性,也有利于形成低维磁性材料。因此,基于以上思路,本论文首次成功合成了四例新型低维磁性氟碘酸盐材料。主要成果概括如下:(1)首例磁性氟碘酸盐-一维磁性材料MIOF(M=Co,Ni)的合成和表征。采用水热法探索M-I-O-F体系的合成,首次成功合成出两种新型磁性金属氟碘酸盐MIOF(M=Co,Ni)。它们结晶于空间群P2/n,具有一维“之”字形链状结构。磁性测试结果表明,MIOF(M=Co,Ni)磁性离子间以反铁磁相互作用为主导,分别在16.5K和11.7K温度下发生反铁磁长程有序相变。(2)二维磁性氟碘酸盐LiFe(IO)F的合成和表征。通过水热法成功合成了LiFe(IO)F单晶,单晶解析结果表明LiFe(IO)F属于P2/n空间群,结构为由Li离子隔开的二维[Fe(IO)F]层,层内Fe呈三角格子有序排列。磁性测试结果表明化合物LiFe(IO)F的基态是反铁磁长程有序态,奈尔温度为14K。(3)零维磁性氟碘酸盐BaCrIOF的合成和表征。水热法探索过渡金属Cr的氟碘酸盐的合成,成功合成出了具有孤立自旋结构的新型化合物BaCrIOF。磁性测试结果表明该化合物为弱反铁磁相互作用的顺磁态。

关键词：水热合成晶体结构氟碘酸盐低维磁性材料

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