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轨道序和巡游性对尖晶石结构钒氧化物AV2O4(A=Mn,Fe,Co)物性影响的研究

作者: 马杰 [1] 林高庭 [2] 罗轩 [3] 孙玉平 [4]

关键词: 自旋-轨道耦合 磁阻挫 尖晶石钒基氧化物 中子衍射 非弹性中子散射

摘要:在尖晶石钒基氧化物AV2 O4中,因为自旋阻挫、轨道序、巡游性等独特的内禀属性间存在着相互合作和竞争,所以该体系常常表现出复杂而有趣的物理现象.通过对A位磁性离子的调控,我们详细研究该体系中不同物性的起源,比如磁相变与结构相变的不同起因,局域和巡游电子的交叉行为等等.我们以Mn1-xCoxV2O4和Fe1-xCoxV2O4体系为研究对象,通过变温X射线衍射、磁化率、比热和中子散射等测试手段,结合第一性原理计算,对其物性起源进行了详细的研究.我们发现:(i)在低Co2+离子掺杂时,体系受到局域V3+离子以及A位Fe2+离子的轨道序作用,往往会在磁有序附近伴随着结构相变的出现,以至于弱化体系中钒离子独立形成的四面体造成的几何阻挫.这也说明Co2+离子低掺杂下,该体系有着强的自旋–晶格耦合;(ii)在高Co2+离子掺杂时,由于巡游性的增强,轨道序的弱化,JAB交换相互作用增强,体系也表现出明显的磁各向同性.因此磁相变温度向更高的温度移动,而结构相变温度向低温移动甚至消失.


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