二元掺杂系列La-(Ca,Ba)-Mn-O材料巨磁电阻特性研究

用固相反应法制备了二元掺杂系列La2/3(CaxBa1-x)1/3MnO3(x=0,0.40,0.45,0.55,0.60,1.0)多晶材料;在77K～420K范围内测量了样品的电阻和磁电阻。结果表明,所制备的系列样品电阻率与温度的关系具有明显的双电阻峰结构;在T=77K～350K范围内,样品均有相似的磁电阻行为:在低温区(T<TC,TC为居里温度),磁电阻(MR)随T的下降几乎线性增加,在此区域采用用自旋极化电子隧道效应和局域化模型较好地解释了电阻和磁电阻行为。在较低温度(77K～100K)都有较大的MR值,这与单晶材料和薄膜材料的MR行为完全不同,这一差异是由于晶界效应所致;在TC附近,样品都出现了磁电阻峰。在T>TC区域,电阻率、磁电阻都随温度的升高而迅速下降,样品在高温(TC附近及T>TC区域)的这一行为可用双交换(DE)模型与非磁无序来说明。通过掺杂研究发现,掺杂量x为0.55,0.60的2种样品在室温下具有较大的磁电阻,在B=1.2T时分别达到14.5%和19.5%。

La_(2/3)(Ca_XBa_(1-X))_(1/3)MnO_3材料的绝缘体-金属转变与晶界效应

用固相反应法制备了La2/3(CaxBa1-x)1/3MnO3(x=0.00,0.40,0.45,0.55,0.60,1.00)六种多晶CMR材料,并测量了在77K～350K范围内零磁场和0.4T外磁场下的电阻率。这些样品都出现了双电阻峰结构,采用Mott转变表达式ρ～exp(T0/T)1/4拟合了实验数据,结果表明高温峰的转变是绝缘体-金属(I-M)转变,而低温峰不是I-M转变峰,用自旋极化电子隧道效应和局域化模型解释了电阻和磁电阻行为。此外,在x=0.4～0.6掺杂范围内样品呈现出异常的电阻行为。

量子自旋液体的实验研究进展

量子自旋液体是指由于其中存在的强量子涨落导致自旋即使在零温极限下也不形成磁有序的一种新的自旋量子态.区别于传统的磁有序材料,它的基态没有确定的序参量来表示,并且不伴随任何自发的对称性破缺,超越了朗道相变理论所能描述的物相范畴,代表了一种新奇的量子物态,具有非常高的理论研究价值.这一全新的物态被认为与非常规超导机制之间有着十分紧密的关系.同时在未来的量子计算方面有着非常诱人的应用前景,因此一直以来备受关注.虽然量子自旋液体理论经过近半个世纪的积淀有了长足的发展,但是由于候选材料稀少,实验测量条件苛刻等多种因素制约,导致实验方面的进展相对缓慢.近年来各项实验技术的进步和成熟为量子自旋液体候选材料的测量表征提供了有利条件,加快了实验工作的推进速度.本文将从实验的角度介绍(1)几何阻挫量子自旋液体候选材料,包括三角晶格化合物YbMgGaO4和YbZnGaO4、κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3、EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2和kagomé格子化合物ZnCu3(OH)6Cl2;(2) Kitaev量子自旋液体候选材料铱氧化物(Na2IrO3与α-,β-,γ-Li2IrO3)和α-RuCl3.文章将着重介绍近年来在量子自旋液体实验方面的进展,之后做一个简单的总结,最后对量子自旋液体的未来发展做一个展望.

磁体“沙漠”中的月牙泉——量子自旋液体

当温度趋于零时,如果阻挫自旋系统不呈现长程磁序也不破缺晶格对称性,而且其低能物理性质表现出分数化的量子特征,这种状态称为量子自旋液体态。量子自旋液体随着高温超导的发现而被大量研究,它超越了朗道对称自发破缺的理论框架,并促进了拓扑序理论的发展,其分类理论是以投影对称群为代表的现代数学工具。量子自旋液体中的元激发是分数化的自旋子和演生规范场的光子或量子化磁通,有能隙的量子自旋液体可应用于拓扑量子计算。研究量子自旋液体的理论工具还包括严格可解格点模型、各种不同的数值计算方法和量子场论等。实验上,三角晶格、笼目晶格、六角晶格甚至三维格点系统中的量子自旋液体候选材料相继被发现和深入研究,探测手段包括核磁共振、中子散射、热输运等,调控方法包括高磁场、高压强等。确切的量子自旋液体材料的寻找仍在持续进行中,近些年发展尤其迅速。中国研究人员做出了很多努力,并在部分方向上逐步开始起引领作用。量子自旋液体是一个充满困难和挑战的研究领域,也是一个充满魅力和活力的领域。