多铁稀土锰氧化物RMnO3中的自旋-声子耦合.pdf

摘 要 磁电多铁材料（同时具有铁电性和磁性的材料）内部有着丰富的物理关系 —磁性、介电、晶格畸变和输运特性等，近年来吸引了科学家们广大的兴趣。 如果可以解释清楚这些复杂的关系，就可以为现在的记忆介质的设计提供额外 的自由度，必将成为电子信息产业一项革命性的技术。 目前，我们已经在多种材料中发现了这种铁电性和磁性的共存，并且相互 耦合在一起。作为本文的研究重点，正交的稀土锰氧化物RMnO3 材料中这种耦合 非常强烈。对于TbMnO 和DyMnO ，在T 以下会形成长程的自旋密度波（SDW）， 3 3 N 伴随着这种磁有序结构的形成会产生晶格调制，如果温度更低，在锁定温度以 下进入到螺旋磁有序态，同时产生沿着 c 轴的自发极化。如果引入磁场，自发 极化的方向会由 c 轴向 a 轴跳变。所以说研究这种系统中依赖温度和依赖磁场 的Raman散射谱的变化对于解释内部复杂的机制有着非常重大的意义。 本文中，我们利用光学浮区法制备了单晶RMnO3 (R=Dy，Tb，Ho)，用X射线 物相分析技术确认了样品的质量，同时对样品进行了磁化率和介电性质的测量， 确定了样品的相变温度。 对上述制备的样品进行了详细的依赖于温度(7K~300K)和磁场(0T~9T)的 Raman散射研究，发现了一些奇特的现象： 1.随着温度的降低，其中的几支声子的频率表现出异常的软化现象，我们 认为是因为这些声子参与了自旋-声子耦合。 2.引入磁场以后，某些声子对于磁场的变化有着很强烈的响应，更加验证 了自旋-声子耦合的存在 3.其中的一支声子的峰型表现出不对称性，对这支声子的不对称性进行了 深入的研究，发现这种不对称性和相变有着密切的关系。 4.在低波数下观察到非常奇特的低能激发，我们怀疑这是电磁子激发模式， 对于这支模式的起源还亟待我们深入的研究。 关键词：拉曼；多铁锰氧化物；自旋-声子耦合 1 Abstract Magnetoelectric multiferroics — systems that exhibit both ferroeletricity and magnetism in the same phase — have attracted increased attention in the last few years. Understanding the complex relationships among the lattice distortions ， magnetism ， dielectric ， and transport properties may open up device paradigms—such as electric-field controlled magnetic data storage. Strong coupling between magnetic and ferroelectric order has been recently observed in rare-earth(R) manganites sucha as orthorhombic RMnO3. RMnO3 perovskite are multiferroic materials in which strong magneto-elastic coupling results in an interaction between magnetism and ferroelectricity . For R=Tb ，Dy ， below a Nell temperature ，RMnO3 exhibits a long