軌道序和巡游性對尖晶石結構釩氧化物AV2O4(A=Mn,Fe,Co)物性影響的研究
摘要：在尖晶石釩基氧化物AV2O4中,因為自旋阻挫、軌道序、巡游性等獨特的內稟屬性間存在著相互合作和競爭,所以該體系常常表現出復雜而有趣的物理現象。通過對A位磁性離子的調控,我們詳細研究該體系中不同物性的起源,比如磁相變與結構相變的不同起因,局域和巡游電子的交叉行為等等。我們以Mn1-xCoxV2O4和Fe1-xCoxV2O4體系為研究對象,通過變溫X射線衍射、磁化率、比熱和中子散射等測試手段,結合第一性原理計算,對其物性起源進行了詳細的研究。我們發現:(i)在低Co^2+離子摻雜時,體系受到局域V^3+離子以及A位Fe^2+離子的軌道序作用,往往會在磁有序附近伴隨著結構相變的出現,以至于弱化體系中釩離子獨立形成的四面體造成的幾何阻挫。這也說明Co^2+離子低摻雜下,該體系有著強的自旋-晶格耦合;(ii)在高Co^2+離子摻雜時,由于巡游性的增強,軌道序的弱化,JAB交換相互作用增強,體系也表現出明顯的磁各向同性。因此磁相變溫度向更高的溫度移動,而結構相變溫度向低溫移動甚至消失。
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