【摘 要】
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多铁性材料是一种包含铁电性、铁磁性和铁弹性等两种或两种以上性质的多功能性材料,成为材料物理和凝聚态物理领域重要的研究对象之一。具有磁性和电学性质的材料广泛存在于各种过渡金属氧化物中。本文通过样品制备、表征和测试分析,重点研究La1.67Sr0.33NiO4（LSNO）和Ca2CoSi2O7（CCSO）样品中可能存在的磁电耦合效应,并对其磁性和电学性质的机制进行探讨。一、概述了电介质材料和多铁性材料
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多铁性材料是一种包含铁电性、铁磁性和铁弹性等两种或两种以上性质的多功能性材料,成为材料物理和凝聚态物理领域重要的研究对象之一。具有磁性和电学性质的材料广泛存在于各种过渡金属氧化物中。本文通过样品制备、表征和测试分析,重点研究La1.67Sr0.33NiO4（LSNO）和Ca2CoSi2O7（CCSO）样品中可能存在的磁电耦合效应,并对其磁性和电学性质的机制进行探讨。一、概述了电介质材料和多铁性材料的研究基础,并对其在电场下的响应机制、自旋相关的电极化机制和材料中出现磁电耦合效应的来源进行了讨论。简单回顾了La2-xSrxNiO4体系和M2CoSi2O7（M=Ca,Sr和Ba）体系研究现状。二、介绍了光学浮区炉、脉冲强磁场实验平台和低温介电测量系统等装置。采用光学浮区法和固相法分别制备La1.67Sr0.33NiO4单晶和Ca2CoSi2O7多晶样品。X射线衍射数据和Retiveld结构精修结果表明样品皆为单相,并对其晶体结构进行分析。三、研究了La1.67Sr0.33NiO4单晶强磁场磁化和介电常数随频率、温度和磁场的变化关系。实验结果表明,在58 T脉冲强磁场下没有观察到磁化饱和。高温区域介电常数达到10~4,低温区域介电常数符合变程跳跃（VRH）模型。随着外加磁场的变化,磁场诱导下的介电异常温度与电荷有序（CO）发生变化所对应的温度是一致的,说明电荷序化合物La1.67Sr0.33NiO4中可能存在磁电耦合效应,Ni3+和Ni2+离子所形成的CO可能是造成磁介电异常的主要原因之一。四、详细研究了多铁性材料Ca2CoSi2O7的磁化性能,实验发现在脉冲强磁场下出现一个磁化平台。5.6 K温度和0.1 T磁场条件该样品发生顺磁向反铁磁的相变,而在高于1 T的磁场条件下发生反铁磁向铁磁的相变。在5.6 K温度以下,介电常数被外加磁场明显的抑制,表明该样品具有较强的磁电耦合作用。5.6 K温度下的结构相变与Co2+离子3d轨道和O2-离子2p轨道杂化方向的改变可能是磁性和电学性质异常现象出现的来源。比热和磁卡效应的结果也辅助证实了上述的推测。
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