(Tb1-xYx)2Ti2O7的单晶生长与低温物性.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论又(Tblo∞2Ti207的单晶生长与低温物性作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：徐留明凝聚态物理孙学峰教授二。一二年十月十二日。扣协l心UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreeCrystalGrowthandLow—-TemperaturePropertiesof(Tbl．PhysicalAuthor’SName：LiumingXuspeciality：CondensedMatterPhysicsSupervisor：1一、‘1'’

2、r111ISlledtime：Pro￡XuefengSunOctorber12m，20127中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特；IJJ)Jtl以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：丝垒：』』：上中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复

3、印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。垂开口保密(——年)作者签名：导师签名：摘要过渡金属元素的d壳层易于失去一个或多个电子导致电子或自旋结构的巨大差异。这类金属氧化物具有很多非常奇特的性质，例如烧绿石结构的Tb2Ti207是一种自旋液体材料，即使在绝对零度下，这种材料中的Tb3+自旋依然持续地涨落，晶体场理论的计算表明Tb3+的基态与第一激发态均为特殊的双重态

4、结构，目前该体系的磁性和自旋动力学过程依然不甚明朗。针对存在的问题，本论文主要研究Y(Tbl^)2Ti207单晶的磁化率、比热和热导率等低温物性，探讨了非磁性离子Ⅳ3+)掺杂对该体系物性的影响，此外还研究了另一种层状钙钛矿结构的GdBaMn205．o单晶的低温热传导性质。论文正文部分分为三章，每章主要内容概述如下：第一章综述了过渡金属氧化物的一些特征性质。简单介绍了阻挫的机制及自旋液体材料的研究，然后详细描述了自旋液体材料邱2Ti207的晶体结构、磁性质、,uSR、中子衍射及比热的测量结果，本章后半部分对强关联体系GdBaMn205．0进行了一些介绍，包括其特

5、殊的层状钙钛矿结构，稀土离子层中氧离子的扩散机制，磁性质及可能的磁结构等。第二章主要介绍了浮区法生长非磁性Y掺杂的(Tblo∞2Ti207单晶O=0，O．1，0．5)的方法，我们改进了文献中的单晶生长条件，获得了高品质(Ybl002Ti207单晶，并在此基础上，详细测量了其磁性质、比热及部分热输运性质。在～80K时，(Ybl嘣蚴2Ti207单晶0=0，O．1，0．5)中开始出现短程磁关联相互作用，非磁性离子Y的掺杂并没有显著地改变Tb2Ti207的磁性质，但大幅地降低了体系内的关联相互作用并导致1b3+晶体场能级劈裂的加剧。Tb2Ti207内部持续的自旋涨落抑

6、制了声子的导热，而Y的掺杂引起的无序度增加导致声子导热被抑制得更为显著。第三章简要介绍了GdBaMn205．o单晶的低温热输运研究。低温下GdBaMn205．o中只有声子参与导热，表现出了典型的声子导热行为。而高温段Mn3+／Mn2+开始形成长程反铁磁有序时出现的磁振子的激发导致了《乃曲线中该温度段的鼓包。GdBaMn205．o西日)的测量中发现磁场引起的Gd3+的自旋能级劈裂对声子的散射导致了瓯∞曲线中的低谷。关键词：阻挫自旋液体(Tbl般)2Ti207热导率GdBaMn205．0自旋·声子散射I摘要IIAbstract_一—————————————————

7、———————————————————————————一ABSTRACTThe玉Shelloftransitionmetalelementsiseasytoloseoneormoreelectrons，leadingtoahugedifferenceofelectronorspinstructure．Usually,thiskindofoxidespossessalotofpeculiarproperties．Forexample，pyrochloreoxidesTb2Ti207isaspinliquidmaterial，inwhichtheconstitue

8、ntspinsfluctuatestr