Coexistence or competition of magnetism and electricity due to orbital ordering in transition-metal oxides

由于过渡金属氧化物中的轨道有序而导致磁电共存或竞争

基本信息

  • 批准号:
    14540328
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this term, we have investigated several systems, which have possibility of ferromagnetism and ferroelectlicity. Perovskite-type manganese oxide, TbMn_3 is one of such compounds. TbMnO_3 is an end material of hole-doped perobskite-type manganites, which show colossal magnetoresistance effect, and Mott Insulator. I this compound, orthorhombic lattice distortion is large, and the next-nearest-neighbor interaction between Mn spins is comparable to the nearest-neighbor one. These interactions cause the commensurate/incommensurate magnetic ordering at low temperatures. We succeeded in the crystal growth of a single-crystal of TbMnO_3 by using a floating zone method. We performed the X-ray analysis by using synchrotron S-ray and the single crystal of TbMnO_3. The present results indicate that this material undergoes the commensurate/incommensurate ordering of the orbital and lattice as well as the magnetic one. In the commensurate ordered phase, the ferroelectric polarization appears along b-axis. The magnetic field changes the direction of the ferroelectric polarization. We call the new phenomenon magnetic-field-controlled ferroelectic polarization. The magnetic field causes the flop of the Tb^3^+moment at low temperatures. The flop of Tb^3^+ moment induces that of Mn^3^+ spin via the interaction between Tb-Mn spins. Finally, the spin-orbital-lattice interplay in Mn ion causes the magnetic-field-controlled ferroelectic polarization.
在这学期里,我们研究了几个可能具有铁磁性和铁电性的体系。钙钛矿型锰氧化物TbMn_3就是其中之一。TbMnO_3是空穴掺杂钙钛矿型锰氧化物的终端材料,具有庞磁电阻效应,是Mott绝缘体。在这种化合物中,正交晶格畸变很大,Mn自旋之间的次近邻相互作用与最近邻相互作用相当。这些相互作用导致在低温下的公度/非公度磁有序。我们用浮区法成功地生长了TbMnO_3单晶。我们用同步辐射S射线和TbMnO_3单晶进行了X射线分析。结果表明,该材料经历了轨道和晶格的公度/非公度有序以及磁性有序。在相称有序相中,铁电极化出现沿着b轴。磁场改变铁电极化的方向。我们称这种新现象为磁场控制的铁电极化。磁场会导致Tb^3^+磁矩在低温下发生翻转。Tb^3^+磁矩的翻转通过Tb-Mn自旋之间的相互作用诱导Mn^3^+自旋的翻转。最后,Mn离子中的自旋-轨道-晶格相互作用导致磁场控制的铁电极化。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
木村 剛: "ペロブスカイト型Mn酸化物における巨大電気磁気効果"固体物理. 34. 175-185 (2004)
Tsuyoshi Kimura:“钙钛矿锰氧化物中的巨大电磁效应”固体物理 34. 175-185 (2004)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Kimura et al.: "Colossal magnetoelectric effect in manganese"Kotaibuturi. 34. 175-185 (2004)
T.Kimura 等人:“锰中的巨大磁电效应”Kotaibuturi。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Kimura et al.: "Magnetocapacitance effect in multiferroic BiMnO3"Physical Review B. 67. 180401-180404 (2003)
T.Kimura 等人:“多铁 BiMnO3 中的磁电容效应”物理评论 B. 67. 180401-180404 (2003)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Kimura et al.: "Distorted perovskite with e1g configuration as a frustrated spin system"Physical Review B. 68. 060403-1-060403-4 (2003)
T.Kimura 等人:“具有 e1g 配置的扭曲钙钛矿作为受抑自旋系统”物理评论 B. 68. 060403-1-060403-4 (2003)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Kimura et al.: "Magnetic control of ferroelectric polarization"Nature. 426. 55-58 (2003)
T.Kimura 等人:“铁电极化的磁控制”自然。
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    1987
  • 资助金额:
    $ 2.3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
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