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磁场诱导的TmFeO单晶自旋重取向

物理学报 2023年

作者：王宁黄峰陈盈朱国锋苏浩斌郭翠霞王向峰 CAD/CAM福建省高校工程研究中心(莆田学院) 福州大学物理与信息工程学院福州大学机械工程及自动化学院福建省太赫兹功能器件与智能传感重点实验室智能配电网装备福建省高校工程研究中心

TmFeO3具有磁光效应、多铁性和自旋重取向等丰富的物理特性，在凝聚态物理和材料物理领域具有重要的研究价值。本文利用时域太赫兹低温磁光谱，研究 TmFeO3单晶在1.6 K温度下自旋共振频率随外加磁场的变化规律，并表征其内部复杂的相互... 详细信息

TmFeO3具有磁光效应、多铁性和自旋重取向等丰富的物理特性，在凝聚态物理和材料物理领域具有重要的研究价值。本文利用时域太赫兹低温磁光谱，研究 TmFeO3单晶在1.6 K温度下自旋共振频率随外加磁场的变化规律，并表征其内部复杂的相互作用。结果表明，随磁场增加TmFeO3单晶的准铁磁共振向高频移动，而准反铁磁共振在临界磁场(2.2-3.6 T)转变为准铁磁共振，通过磁结构分析和理论拟合，证实单晶磁矩发生了磁场诱导的自旋重取向。这项研究有助于深入理解稀土正铁氧体在外磁场、温度场综合作用下，内部磁结构的调控机制，开发相关的自旋电子学器件。

关键词：太赫兹稀土正铁氧体铁磁共振自旋重取向

Tb_(0.3)Dy_(0.7)(Fe_(1-x)Al_x)_(1.95)合金的磁致伸缩、自旋重取向和穆斯堡尔谱研究

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物理学报 2002年第4期51卷 922-927页

作者：郑小平薛德胜李发伸成昭华吴光恒沈保根兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室兰州730000 中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室北京100080

系统研究了室温下Tb0 .3 Dy0 .7(Fe1 -xAlx) 1 .95(x=0 ,0 .0 5 ,0 .1,0 .15 ,0 .2 ,0 .2 5 ,0 .3,0 .35 )合金中金属Al替代Fe对晶体结构、磁致伸缩、各向异性和自旋重取向的影响 .结果发现 ,x 0 .15时超磁致伸缩效应消失 ;x 0 .15时。

系统研究了室温下Tb0 .3 Dy0 .7(Fe1 -xAlx) 1 .95(x=0 ,0 .0 5 ,0 .1,0 .15 ,0 .2 ,0 .2 5 ,0 .3,0 .35 )合金中金属Al替代Fe对晶体结构、磁致伸缩、各向异性和自旋重取向的影响 .结果发现 ,x 0 .15时超磁致伸缩效应消失 ;x 自旋重取向 ,易磁化方向经历了 [111]→ [uv 0 ]→ [uvw]的转变 .由相对磁化率随温度的变化关系可以看出 ,Al替代Fe使自旋重取向温度降低 .当x =0 .15时 ,Tb0 .3 Dy0 .7(Fe1 -xAlx) 1 .95合金中出现了少量非磁性相 ;x>0 .15时。

关键词：磁致伸缩立方Laves相自旋重取向各向异性穆斯堡尔谱 Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金三元稀土-铁合金

Ho1–xYxFeO3单晶自旋重取向的掺杂效应与磁控效应的太赫兹光谱

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物理学报 2020年第20期69卷 119-127页

作者：任壮成龙谢尔盖·固瑞特斯基那泽亚·柳博奇科李江涛尚加敏谢尔盖·巴里洛武安华亚历山大·卡拉什尼科娃马宗伟周春盛志高中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 白俄罗斯国家航空航天局科学实用材料研究中心明斯克220072 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 俄罗斯约飞技术研究所圣·彼得堡194021

利用自研的磁场下太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS),系统研究了磁场与非磁性Y3+离子掺杂对HoFeO3单晶中自旋态以及自旋重取向的影响.结果表明Y3+掺杂可以在不改变自旋重取向类型情况下,有效降低自旋重取向温... 详细信息

利用自研的磁场下太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS),系统研究了磁场与非磁性Y3+离子掺杂对HoFeO3单晶中自旋态以及自旋重取向的影响.结果表明Y3+掺杂可以在不改变自旋重取向类型情况下,有效降低自旋重取向温区,而且还能降低Ho1–xYxFeO3单晶中低温区准铁磁模式(q-FM,quasi-ferromagnetic mode)自旋共振频率以及提升高温区的准反铁磁模式(q-AFM,quasi-antiferromagnetic mode)自旋共振频率.在沿(110)方向施加外加磁场(HDC)的情况下,一方面,发现磁场不仅能有效调控Ho1–xYxFeO3单晶中的q-FM共振频率,而且还能诱导出自旋重取向;另一方面,发现温度越接近自旋重取向温区时,磁诱导自旋重取向的发生越容易,而且磁诱导效应的临界磁场强度随Y3+离子掺杂浓度而增加.研究表明,THz光谱数据可以用于检测HoFeO3中Y3+离子的掺杂浓度,而且Y3+掺杂可以使HoFeO3晶体中的自旋态更加稳定,不容易受外界磁场的影响.这一自旋重取向的掺杂效应、磁控效应的研究将有助于理解稀土正铁氧体中的自旋交换作用及其外场调控机制.

关键词：太赫兹时域光谱稀土正铁氧体自旋重取向自旋共振

Tb_(0.3)Dy_(0.7-x)Pr_x(Fe_(0.9)Al_(0.1))_(1.95)合金的磁致伸缩、自旋重取向和穆斯堡尔谱研究

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物理学报 2007年第1期56卷 535-540页

作者：郑小平张佩峰范多旺李发伸郝远兰州城市学院电子信息科学与技术研究所兰州730070 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070 兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室兰州730000 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室兰州730050

系统研究了室温下Tb0·3Dy0·7-xPrx(Fe0·9Al0·1)1·95(x=0,0·1,0·2,0·25,0·3,0·35)合金中稀土元素Pr替代Dy对晶体结构、磁致伸缩、各向异性和自旋重取向的影响.结果发现,x≤0·1时,Tb0·3Dy0·7-xPrx(Fe0·9Al0·1)1·95完全保持MgCl2立方Laves相结构,0·10·2时超磁致伸缩效应消失.然而,x=0·1时合金的磁致伸缩略大于没有替代的,而且磁致伸缩随磁场更易趋于饱和,说明Pr替代有助于降低磁晶各向异性.内禀磁致伸缩λ111随Pr替代量x的增加接近线性增加.由相对磁化率随温度的变化关系可以看出,自旋重取向温度随Pr替代量的增多呈先增后降趋势,在x=0·1处出现极大值.穆斯堡尔效应表明,随Pr含量的增加Tb0·3Dy0·7-xPrx(Fe0·9Al0·1)1·95合金中易磁化轴可能在{110}面上绕主对称轴作微小转动,发生自旋重取向.与Al元素替代效应相比,Pr替代Dy对自旋重取向的影响相对较小.

关键词：磁致伸缩立方Laves相自旋重取向穆斯堡尔谱

Pr掺杂DyFeO_3体系的自旋重取向相变、晶格畸变与Raman光谱研究

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物理学报 2013年第14期62卷 447-452页

作者：刘明曹世勋袁淑娟康保娟鲁波张金仓上海大学理学院物理系上海200444 上海大学微结构实验室上海200444

利用固相反应法制备了Dy1-xPrxFeO3系列化合物.X射线粉末衍射晶体结构分析表明,随着Pr掺杂量x的增加,样品晶胞体积逐渐增大,晶格畸变减弱.Raman光谱测量表明稀土离子有效质量[meff=xmPr+(1-x)mDy]与晶格结构的变化共同导致该体系Raman... 详细信息

利用固相反应法制备了Dy1-xPrxFeO3系列化合物.X射线粉末衍射晶体结构分析表明,随着Pr掺杂量x的增加,样品晶胞体积逐渐增大,晶格畸变减弱.Raman光谱测量表明稀土离子有效质量[meff=xmPr+(1-x)mDy]与晶格结构的变化共同导致该体系Raman光谱的变化.随Pr掺杂量的增加,波数小于200cm-1的振动模式基本保持不变,而波数大于200cm-1的振动模式(除420cm-1处的B3u模式外)向低频移动.磁测量结果表明,由Dzyaloshinsky-Moriya相互作用导致的宏观磁性随Pr掺杂量增加逐渐减弱.稀土离子与铁离子磁晶格的耦合作用以及晶格结构畸变的变化共同导致该体系自旋重取向相变温度在一定的掺杂量(x=0.3)前后先升高后降低.

关键词：稀土铁氧体自旋重取向晶体结构 Raman光谱

化合物HoMn_6Sn_6的磁晶各向异性及自旋重取向相变研究

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物理学报 2005年第12期54卷 5879-5883页

作者：郭光华张海贝中南大学物理科学与技术学院长沙410083

采用交换相互作用的分子场理论模型对金属间化合物HoMn6Sn6的自旋重取向相变进行了研究.从理论上计算了HoMn6Sn6的易磁化方向以及Ho和Mn离子磁矩与c轴夹角随温度的变化.基于单离子模型计算了Ho离子的一阶和二阶磁晶各向异性常数K1R和K2... 详细信息

采用交换相互作用的分子场理论模型对金属间化合物HoMn6Sn6的自旋重取向相变进行了研究.从理论上计算了HoMn6Sn6的易磁化方向以及Ho和Mn离子磁矩与c轴夹角随温度的变化.基于单离子模型计算了Ho离子的一阶和二阶磁晶各向异性常数K1R和K2R随温度的变化.研究表明,为了很好描述该化合物的自旋重取向相变,必须考虑Ho离子的四阶晶场项及相应的二阶磁晶各向异性常数K2R,K2R与K1R和Mn离子磁晶各向异性常数K1t之间的相互竞争是导致HoMn6Sn6自旋重取向相变的重要因素.

关键词：稀土-过渡族金属间化合物自旋重取向磁晶各向异性

Tb_(0·3)Dy_(0·7)(Fe_(0·9)T_(0·1))_(1·95)合金的结构、自旋重取向和穆斯堡尔谱

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物理学报 2006年第2期55卷 879-883页

作者：郑小平张佩峰范多旺李发伸郝远兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州数学与统计学院兰州730000 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室兰州730080

系统研究了室温下Tb_(0·3)Dy_(0·7)(Fe_(0·9)T_(0·1))_(1·95)(过渡金属元素T=Mn,Fe,Co,B,Al,Ga)合金中ⅢA族金属和过渡金属元素T替代Fe对结构、自旋重取向和穆斯堡尔谱的影响.结果发现,不同金属T替代Fe,Tb_(0·3)Dy_(0·7)(Fe_(0·9)T_(0·1))_(1·95),合金具有相同的MgCu2型立方Laves相结构;Al,Ga替代使Tb_(0·3)Dy_(0·7)(Fe_(0·9)T_(0·1))_(1·95)合金的易磁化方向在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴,即自旋重取向,B,Mn,Co替代未使易磁化轴发生明显转动;Al,Ga元素替代使超精细场Hhf略有下降,B,Mn替代对超精细场Hhf的影响不大,而Co元素替代使超精细场Hhf有较大增加;所有元素替代使同质异能移IS有所增加;B,Al,Ga和Mn替代使四极劈裂Qs增加,而Co替代使四极劈裂Qs下降.

关键词：立方Laves相自旋重取向穆斯堡尔谱

Tb_(0.3)Dy_(0.7)(Fe_(1-x)Al_x)_(1.95)合金的自旋重取向和穆斯堡尔

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物理学报 2005年第2期54卷 944-948页

作者：郑小平张佩峰范多旺李发伸成昭华沈保根兰州师范高等专科学院兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室

系统研究了室温和 77K温度时Tb0 3Dy0 7(Fe1 -xAlx) 1 95(x =0 ,0 0 5 ,0 1,0 15 ,0 2 ,0 2 5 ,0 3,0 35 )合金中金属Al替代Fe对自旋重取向和穆斯堡尔谱的影响 .结果发现 ,Tb0 3Dy0 7(Fe1 -xAlx) 1 95合金的易磁化方向随... 详细信息

系统研究了室温和 77K温度时Tb0 3Dy0 7(Fe1 -xAlx) 1 95(x =0 ,0 0 5 ,0 1,0 15 ,0 2 ,0 2 5 ,0 3,0 35 )合金中金属Al替代Fe对自旋重取向和穆斯堡尔谱的影响 .结果发现 ,Tb0 3Dy0 7(Fe1 -xAlx) 1 95合金的易磁化方向随成分和温度在{ 110 }面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴 ,即自旋重取向 .室温下 ,当x =0 15时 ,Tb0 3Dy0 7(Fe1 -xAlx) 1 95合金中出现了少量非磁性相 ;x>0 15时 ,合金完全呈顺磁性 ;而 77K温度下 ,x =0 2时合金仍然呈磁性相 .在室温和 77K温度时 ,超精细场Hhf均随Al元素的增加而减小 ,而同质异能移IS 随Al元素的增加而增加 ,四极劈裂QS 随Al含量呈无规律的变化 .

关键词：自旋重取向顺磁性立方晶体穆斯堡尔谱对称轴室温合金金属磁化方向

化合物DyMn_6Sn_6的磁晶各向异性及自旋重取向相变研究

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功能材料 2007年第3期38卷 366-368,372页

作者：秦江郭光华张海贝韩念梅门高夫宋文斌中南大学物理科学与技术学院

采用交换相互作用的分子场理论模型对金属间化合物DyMn6Sn6的自旋重取向相变进行了研究。从理论上计算了DyMn6Sn6的易磁化方向以及Dy和Mn离子磁矩与c轴夹角随温度的变化。基于单离子模型计算了Dy离子的一阶和二阶磁晶各向异性常数K1R和... 详细信息

采用交换相互作用的分子场理论模型对金属间化合物DyMn6Sn6的自旋重取向相变进行了研究。从理论上计算了DyMn6Sn6的易磁化方向以及Dy和Mn离子磁矩与c轴夹角随温度的变化。基于单离子模型计算了Dy离子的一阶和二阶磁晶各向异性常数K1R和K2R随温度的变化。研究表明,为了很好的描述该化合物的自旋重取向相变,必须考虑Dy离子的四阶晶场项及相应的二阶磁晶各向异性常数K2R、K2R与K1R和Mn离子磁各向异性常数K1t之间的相互竞争是导致DyMn6Sn6自旋重取向相变的重要因素。

关键词：稀土-过渡族金属间化合物自旋重取向磁晶各向异性