钙钛矿结构钒基氧化物光诱导效应研究

过渡金属氧化物(Transitional Metal Oxides, TMO)中窄的3d电子能带由于其库仑相互作用势通常比带宽大得多，属典型的电子强关联体系，TMO中的电荷、自旋、轨道、晶格等自由度相互竞争和合作，导致电荷序、自旋序、轨道序等量子序现象的出现，这些能量上比较接近的不同量子有序相之间的相互竞争使得TMO在外在物理刺激下能表现出极其丰富的物理性质。目前对于TMO中量子序在外在物理刺激下的研究主要集中在eg电子体系且对量子序变化的物理机制认识还不十分清楚。本项目拟开展具有t2g电子特征的钙钛矿结构V基氧化物中量子序的组分调制和光诱导效应研究，其目的是探索TMO中光诱导效应的一般规律，实现TMO中量子有序现象的光场调控，研究由光场调控量子有序变化而引起的新的宏观量子效应，探索可能的应用，为相关宏观量子效应的未来应用提供实验和材料基础。

过渡族金属钒基氧化物中库仑相互作用势较其3d电子带宽大得多，属典型的电子强关联体系，其中的电荷、自旋、轨道和晶格自由度相互竞争和合作，导致该体系易出现电荷序、自旋序、轨道序等量子序。这些量子序能量上比较接近，在内外部环境改变时可能会表现出较丰富的物理性质。基于以上考虑，本项目选择钙钛矿和尖晶石两类钒基氧化物，利用组分和外加磁场替代激光对体系中的量子序进行了调控研究，目的是探索过渡族金属氧化物中量子序组分调控的一般规律，进而研究体系中可能出现的新的宏观量子效应，探索可能的应用前景。 . 我们选择(Sm,Dy,Ca)VO3和MnV2O4作为本项目的主要研究体系，分别研究了A位、V位和O位元素掺杂对该类材料物性的影响。在钙钛矿结构(Sm,Dy,Ca)VO3化合物中，不同价态离子掺杂对材料电、磁和热输运性质影响差别非常大，如少量Ca掺杂可以使体系中的自旋/轨道序几乎完全融化，虽然Ce掺杂对这些自旋/轨道序也有抑制作用，但影响相对来说小得多，适当的F掺杂可在体系中诱导出电荷有序态。对尖晶石结构MnV2O4材料来说，适当的Al和Zn掺杂均可有效地调控材料中的自旋/轨道序。上述部分研究结果已以论文的形式发表出来。到目前为止，我们已发表或接受发表相关论文7篇，相信这些结果会为今后在该领域的深入研究提供一些帮助，也为相关量子效应在未来的可能应用提供一定的实验和材料基础。