The thermodynamic properties of the ferromagnetic perovskite YTiO$_3$ are investigated by thermal expansion, magnetostriction, specific heat, and magnetization measurements. The low-temperature spin-wave contribution to the specific heat, as well as an Arrott plot of the magnetization in the vicinity of the Curie temperature $T_C\simeq27$ K, are consistent with a three-dimensional Heisenberg model of ferromagnetism. However, a magnetic contribution to the thermal expansion persists well above $T_C$, which contrasts with typical three-dimensional Heisenberg ferromagnets, as shown by a comparison with the corresponding model system EuS. The pressure dependences of $T_C$ and of the spontaneous moment $M_s$ are extracted using thermodynamic relationships. They indicate that ferromagnetism is strengthened by uniaxial pressures $\mathbf{p}\parallel \mathbf{a}$ and is weakened by uniaxial pressures $\mathbf{p}\parallel \mathbf{b},\mathbf{c}$ and hydrostatic pressure. Our results show that the distortion along the $a$- and $b$-axes is further increased by the magnetic transition, confirming that ferromagnetism is favored by a large GdFeO$_3$-type distortion. The c-axis results however do not fit into this simple picture, which may be explained by an additional magnetoelastic effect, possibly related to a Jahn-Teller distortion.
Anomalous ferromagnetism and magneto-optical Kerr effect in semiconducting double perovskite Ba2NiOsO6 and its (111) (Ba2NiOsO6)/(BaTiO3)10 superlattice
基于密度泛函理论,采用广义梯度近似(GGA)和原位库仑相互作用,对新生长的立方双钙钛矿结构Ba 2NiOsO 6及其(111)(Ba 2NiOsO 6)/(BaTiO 3)10超晶格的磁性、电子结构、磁光效应和拓扑性质进行了第一性原理研究.有趣的是,我们发现这两种结构都是罕见的铁磁(FM)半导体,估计居里温度分别为~150和70 K。计算的近邻交换耦合参数表明,铁磁性是由Ni原子和Os原子之间的奇异FM耦合驱动的,这是由于半满Nieg轨道和未占Os eg轨道之间异常强的杂化引起的FM超交换相互作用.发现Os原子上的强自旋轨道耦合(SOC)不仅打开了半导体带隙,而且在Os原子上产生了大的反平行轨道磁矩,从而使总磁化强度从4.0 uB/f. u.
Relationship between charge redistribution and ferromagnetism at the heterointerface between perovskite oxides LaNiO$_3$ and LaMnO$_3$
为了研究钙钛矿型过渡金属氧化物LaNiO $_3$(LNO)和LaMnO $_3$(LMO)异质界面的电荷再分布与铁磁性之间的关系,我们进行了X射线吸收光谱和X射线磁性圆二色性(XMCD)测量。在LNO/LMO异质结构中,由于电荷的不对称分布,Mn离子给Ni离子的电子被限制在LNO的一个单层内,而空穴分布在LMO一侧的3-4个单层内。对Ni- $L_{2,3}$和Mn- $L_{2,3}$的XMCD谱的详细分析表明,Ni磁化仅由邻近界面的1 ML LNO中的Ni $^{2+}$离子诱导,而Mn离子的磁化在界面区域的3-4 ML LMO中增加。LNO(LMO)层的出现(增加)界面铁磁性的特征长度尺度与整个界面的电荷分布的特征长度尺度很好地一致,表明由于界面电荷转移引起的电荷再分布与LNO/LMO界面的铁磁性之间存在密切关系。此外,XMCD光谱清楚地表明,两种离子的感应磁化矢量是铁磁性对齐的,这表明每层内部和界面上发生的交换相互作用之间的微妙平衡可能会诱导Ni $^{2+}$离子的倾斜铁磁性,导致界面附近的1 ML LNO中的弱磁化。
Single monolayer ferromagnetic perovskite SrRuO3 with high conductivity and strong ferromagnetism
NTT Basic Research Laboratories, NTT Corporation(NTT基础实验室,NTT公司);The University of Tokyo(东京大学);Hiroshima University(广岛大学);Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI)(日本同步辐射研究所)
Impact of the Fe Doping on Magnetism in Perovskite Cobaltites
系统地研究了Fe掺杂钙钛矿型钴酸盐多晶样品:Pr $_{1-y}$ Ca $_{y}$ Co $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_3$($y$ =0.3,$x$ =0-0.15; $y$ =0.45,$x$ =0-0.3)和Gd $_{0.55}$ Sr $_{0.45}$ Co $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_{3}$($x$ =0-0.3)的磁性和输运性质。Fe掺杂使Pr $_{1-y}$ Ca $_{y}$ Co $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_3$体系的铁磁性增强,但铁磁性随Fe含量的进一步增加而被抑制,在高Fe掺杂水平下观察到自旋玻璃行为。相反,只要Fe被掺杂,在系统Gd $_{0.55}$ Sr $_{0.45}$ Co $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_{3}$中的铁磁性被抑制,并且在Fe掺杂高达0.3的样品中没有观察到自旋玻璃行为。通过Fe $^{3+}$ -O-(LS)Co $^{4+}$的铁磁相互作用与通过Fe $^{3+}$ -O-Fe $^{3+}$和Fe $^{3+}$ -O-(IS)Co $^{3+}$的反铁磁相互作用之间的竞争被认为是上述行为的原因。A位上离子的平均半径在确定Fe掺杂主要引入哪种类型的相互作用方面起着关键作用。
Epitaxial growth and antiferromagnetism of Sn-substituted perovskite iridate SrIr$_{0.8}$Sn$_{0.2}$O$_3$
由于其晶格、电荷和自旋自由度之间的强相互作用,5D铱酸盐已经显示出大量的涌现现象,因此薄膜形式在自旋电子学应用中的潜力被高度利用。在这里,我们有外延稳定的钙钛矿型SrIr $_{0.8}$ Sn $_{0.2}$ O $_3$ [001] SrTiO $_3$衬底上通过脉冲激光沉积和系统地表征的结构,电子和磁性。物理性质的测量解开了一个绝缘的基态与弱铁磁性的压缩应变外延膜。通过同步加速器X射线衍射鉴定八面体旋转模式,分辨$a^+b^-c^-$和$a^-b^+c^-$结构域的混合。X射线磁共振散射直接证明了磁序的G型反铁磁结构和弱铁磁性的自旋倾斜性质。
Effect of lattice geometry on magnon Hall effect in ferromagnetic insulators
本文研究了各种铁磁绝缘体磁振子的热霍尔效应。对于烧绿石铁磁绝缘体Lu $_2$ V $_2$ O $_7$、Ho $_2$ V $_2$ O $_7$和In $_2$ Mn $_2$ O $_7$,在居里温度$T_C$以下已经观察到有限的霍尔热导率。从温度和磁场的依赖性,得出结论,磁振子是负责的热霍尔效应。基于Dzyaloshinskiii-Moriya(DM)相互作用引起的动量空间Berry曲率的理论可以很好地解释磁振子的霍尔效应。该分析已扩展到具有钙钛矿结构的过渡金属(TM)氧化物。La $_2$、NiMnO $_6$和YTiO $_3$具有畸变的钙钛矿结构,晶胞中含有四个TM离子,热霍尔信号不存在或小得多。另一方面,在另一种铁磁钙钛矿氧化物BiMnO $_3$中,在$T_C$以下可辨别有限的热霍尔响应,其显示具有较大晶胞的轨道有序。烧绿石和钙钛矿绝缘体系中热霍尔效应的存在与否反映了DM诱导磁振子霍尔效应的几何和拓扑特征。