【摘要】：拓?fù)?/a>半金屬是近六年來匯聚態(tài)化學(xué)學(xué)領(lǐng)域中重大研究突破之一,其中磁性拓?fù)浒虢饘?)因?yàn)榇庞行颉④壍佬蚝蛷?qiáng)電子關(guān)聯(lián)等多重耦合作用的并存反常霍爾效應(yīng),呈現(xiàn)出愈發(fā)豐富的拓?fù)淞孔討B(tài)和奇特物性。本論文針對具有非共線磁結(jié)構(gòu)的拓?fù)浒虢饘俸蜻x材料DySb和,舉辦了單晶硅生長、電磁物性和化學(xué)機(jī)理研究,闡述了電輸運(yùn)/磁結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)和外磁場下調(diào)控規(guī)律。本論文內(nèi)容概括如下五章:第一章,首先對拓?fù)浒虢饘俚幕瘜W(xué)概念、相關(guān)材料、典型的物性及相關(guān)進(jìn)展作了簡略概述,并進(jìn)一步論述了非共線磁結(jié)構(gòu)的磁性半金屬中的奇特物性,如:手性負(fù)磁阻、拓?fù)?strong>反常霍爾效應(yīng)、巨大的本征反常霍爾效應(yīng)等。討論了面心立方結(jié)構(gòu)RX(R=稀土,X=Sb,Bi)磁性半金屬和燒綠石結(jié)構(gòu)銥氧化物的拓?fù)湮飸B(tài)和奇特物性的研究現(xiàn)況,在此基礎(chǔ)上提出了本論文的選題根據(jù)。第二章,介紹了面心立方結(jié)構(gòu)DySb和燒綠石結(jié)構(gòu)單晶硅制備方式、結(jié)構(gòu)表征和物性測試方式,并對其測試原理作了簡略說明。第三章,對具有Ising反鐵磁各向異性的DySb單晶硅的磁性和電輸運(yùn)進(jìn)行研究。
磁性研究表明:當(dāng)外磁場沿易磁化軸[001]方向時(shí),磁化硬度表現(xiàn)出1/2磁化平臺(tái)行為,隨磁場降低系統(tǒng)依次經(jīng)歷Ⅱ型反鐵磁→HoP型亞鐵磁→鐵磁性的相變,勾畫了磁場氣溫(B-T)相圖。電輸運(yùn)研究表明:當(dāng)磁場在(110)和(100)平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí),DySb表現(xiàn)出四重旋轉(zhuǎn)對稱性的各向異性磁內(nèi)阻行為,Néel氣溫以下磁場可誘導(dǎo)最大磁內(nèi)阻從[110]方向轉(zhuǎn)入[111]方向,同時(shí)該體系可表現(xiàn)出各向異性的反常霍爾效應(yīng)。進(jìn)一步對霍爾效應(yīng)的剖析表明,該體系存在非共線磁結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)的拓?fù)?strong>反常霍爾效應(yīng),反常霍爾濁度可達(dá)~5000?~(-1)?cm~(-1),大的反常霍爾濁度始于非共線反鐵磁和補(bǔ)償半金屬特點(diǎn)的共存。第四章,通過對具有不同物理計(jì)量比Eu_(2(1+x))Ir_(2(1-x))O_(7-y)單晶硅樣品的研究,發(fā)覺物理計(jì)量比(Eu/Ir)降低,金屬-絕緣體相變氣溫從T_(MI)=116K(Eu/Ir=1.015)降低到T_(MI)=102K(Eu/Ir=1.05)。重點(diǎn)舉辦了反鐵磁序“All-in/All-out”自旋結(jié)構(gòu)的疇和疇壁的耦合作用對磁性和電輸運(yùn)的調(diào)控規(guī)律研究。磁性結(jié)果表明:Eu_(2(1+x))Ir_(2(1-x))O_(7-y)在外磁場冷卻后的磁滯回線中表現(xiàn)出非對稱行為,即交換偏置效應(yīng)反常霍爾效應(yīng),否認(rèn)了“All-in/All-out”疇和疇壁存在界面耦合作用;而且高質(zhì)量樣品具有更顯著的非對稱行為和較大的鐵磁性,闡明了“All-in/All-out”疇壁的鐵磁性特點(diǎn)。電輸運(yùn)的測試結(jié)果表明:界面磁耦合會(huì)誘導(dǎo)非對稱的磁內(nèi)阻和非對稱的霍爾效應(yīng),強(qiáng)調(diào)了“All-in/All-out”疇和疇壁耦合對電輸運(yùn)行為的調(diào)控作用。
