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

在尖晶石钒基氧化物AV2O4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Co^2+离子掺杂时,体系受到局域V^3+离子以及A位Fe^2+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Co^2+离子低掺杂下,该体系有着强的自旋-晶格耦合;(ii)在高Co^2+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。

中子散射技术在功能性材料中的应用

中子散射技术能够有效探测物质微观尺度的特性,尤其是在磁性探测方面具有独特的优势,因而在科学研究方面应用越来越广泛。文章结合作者的研究领域,介绍了中子散射技术在研究一些功能性材料中的应用及成果。包括铁电材料BiFeO3中自旋,声子的激发谱,热电材料PeTe中声子特殊的动态行为,以及磁性材料Mn1-xCoxV2O4中自旋波的特性,并分析了材料中自旋、电子、晶格、轨道的相互耦合作用。