项目来源

国家自然科学基金(NSFC)

项目主持人

刘新智

项目受资助机构

中国原子能科学研究院

项目编号

11505296

立项年度

2015

立项时间

未公开

项目级别

国家级

研究期限

未知 / 未知

受资助金额

23.00万元

学科

数理科学-核技术及其应用-中子技术及应用

学科代码

A-A30-A3005

基金类别

青年科学基金项目

关键词

自旋重取向 ; 中子衍射 ; RFeO3型正铁氧体 ; 中子非弹性散射 ; 多铁性 ; RFeO3 orthoferrite ; multiferroicity ; spin reorientation ; neutron powder diffraction ; inelastic neutron scattering

参与者

阳林峰；刘中孝；郭浩

参与机构

中国原子能科学研究院

项目标书摘要：RFeO3型正铁氧体由于新近发现的多铁性和丰富的自旋重取向行为受到广泛重视。在R稀土离子磁有序温度以下已发现具有由于交换伸缩机制导致的多铁性，而室温多铁性的存在性还存在争议。另一方面自旋重取向特性也是本体系一个重要特征，可能为我们提供更多的有趣的多铁材料。本课题拟采用中子散射为主要手段，通过粉末衍射获取其精确磁结构和自旋重取向行为，通过非弹性中子散射获取其自旋波色散关系。对其精确磁结构进行对称性分析，通过波色散关系提取其Fe-Fe和Fe-R作用强度，揭示其多铁性、自旋重取向特性与磁性相互作用的内在机制。

Application Abstract: Recently,RFeO3 type orthoferrite has attracted lots of attentions due to the multiferroic property and rich spin reorientation behaviors.It has been found the magnetic field induced ferroelectricity below the R3+ions order temperature caused by the exchange-striction mechanism.However,the existence of multiferroicity at the RT is still controversial.On the other hand,the spin reorientation is also an important character for understanding the magnetic interaction of this system.It also provides us more magnetic structures as candidates of new multiferroic materials.To get a deeper insight of the relation between multiferroic,spin reorientation and magnetic interaction in this system,we plan to perform the investigation on the magnetic structure and spin dynamic using neutron scattering.The symmetric analysis based on the accurate magnetic structure from the powder diffraction will provide the evidence of multiferroicity,while the evolution of Fe-Fe and Fe-R exchange interaction extracted from the spin wave dispersion will demonstrate the origin of spin reorientation.

项目受资助省

北京市

项目结题报告(全文)

过去的三年时间里，我们不懈努力，完成了项目要求的研究内容，取得了一些列成果。包括：利用固相法合成了稀土钙钛矿正铁氧体和正铬氧体Ho(Fe,Cr)O3,Tb(Fe,Mn)O3,Yb(Fe,Mn)O3,(Ho,Y)CrO3等系列化合物，采用XRD,变温中子衍射，拉曼散射，磁性能表征，铁电/介电性能表征等一系列手段对其晶体结构以及晶格动力学、铁电、磁性等极化性能，结合中子衍射结果，对磁结构随温度和结构、组分的变化进行了深入的表征，建立了磁相图，揭示了自旋序形成的内在物理机制，发表了多篇文章。(2)通过与上海大学曹世勋老师课题组合作，采用光学浮驱法生长了高质量的Tb(Fe,Mn)O3单晶，通过中子衍射发现其磁结构随着从室温到低温具有G4-G1-G4的再入型相变，结果发表在Scientific Report 上。这种G1结构之前曾仅在4K以下的DyFeO3中观察到，因此我们的发现为理解该系统提供了一个新的模型系统。目前我们已经利用中子非弹性散射研究了相变的机制，相关结果有待结合计算发表。(3)通过与中科院物理所合作，研究了六角铁氧体单晶 Ba2-xSrxCo2Fe11AlO22(BSCFAO)在不同磁场取向中和不同温度下的磁结构及其演化特性，发现了一种隐藏在c轴方向磁矩分量内的自旋序。该自旋序之前从未被报道过，属于首次发现。在不同磁场取向的中子衍射结果阐明验证了该体系中的磁致电极化和介电响应，给出了非常清晰合理的物理图像，该结果发表在Phys.Rev.B上。