稀土ErCrO_3多铁性材料的结构与温度依赖的磁特性研究

系统研究了稀土ErCrO3铬氧化物的结构与磁特性,结果表明,室温下实验样品ErCrO3呈正交的单相结构(Pbnm群);从热磁曲线M-T结合不同温度下的磁滞回线结果发现,在T>133K的高温区体系表现出典型的顺磁特性,其直流磁化率倒数随温度的变化很好地遵从居里-外斯定律,由此拟合可给出体系的有效平均磁矩μeff=10.57μB、顺磁居里温度Tcw=-30K。随温度降低,在133K以下样品呈现出弱铁磁的Г4(Fx)相,即铁磁相变温度为TN≈133K;当温度进一步降低到约20K,样品ErCrO3经历了从Г4(Fx)弱铁磁到反铁磁相Gy或Г1(0)的转变,并呈现出自旋重新取向特征;结合ErCrO3结构特征,这一温度依赖的复杂磁特性反映了Cr3+-Cr3+、Cr3+-Er3+和Er3+-Er3+离子之间的交换耦合作用。

LaCrO_3陶瓷的高压制备、结构和磁性研究

利用固相烧结的方法分别在常压和高压(5GPa)下制备了常压和高压LaCrO_3陶瓷样品。XRD测量结果表明,高压样品结晶良好,但相对常压样品,其晶胞体积明显增大,这可以归结于烧结过程中氧气不足产生的氧空位。相应地,样品中部分Cr^(3+)将被转化为Cr^(2+)。这种Cr^(2+)和Cr^(3+)共存的混合价态也被XPS谱分析所证实。磁性测量结果表明,样品中除了存在由Cr^(3+)-O^(2-)-Cr^(3+)超交换作用产生的反铁磁相互作用和弱铁磁相互作用外,还在低温区(40K以下)存在由Cr^(2+)-O^(2-)-Cr^(3+)双交换作用产生的短程铁磁相互作用。

YbCrO3纳米粉末的制备及其结构和磁性的研究

为探究粉末尺寸对稀土铬氧化物的结构、磁性的影响机制,我们用溶胶凝胶法成功制备出不同尺寸的YbCrO3粉末样品。结构和磁性的研究表明晶胞体积随着粉末尺寸的增大而减小,同时Cr-O键长基本不变,而Cr-O-Cr键角逐渐减小,且制备的粉末尺寸随着烧结温度的升高而逐渐增大。Cr-O-Cr键角对YbCrO3粉末的磁性影响反应在随着粉末尺寸的增大,热磁曲线上Tcomp、Tmax、Mmax明显增大及奈尔温度TN微弱增大。一方面,Cr-O-Cr键角的减小削弱Cr3+离子之间的反铁磁耦合强度;另一方面,其长程有序度逐渐提高增强Cr3+离子之间的反铁磁耦合强度。二者的竞争关系使得TN随着粉末尺寸的增大而轻微增大。同时M-T曲线的拟合结果也表明,在TN以下,Cr-O-Cr键角的减小和长程序的提高增强了Cr3+-O2?-Cr3+超交换作用,提高了Cr3+的净磁矩MCr及Cr3+对Yb3+作用的内场HI。低温下的磁滞回线表明粉末样品的正向交换偏置场随着Cr-O-Cr键角减小而增大。