强磁场诱导准二维CDW导体的磁相变与量子振荡研究

相变和宏观量子现象均起源于物质内部微观运动状态的变化，是当前凝聚态物理研究的前沿热点。强磁场作为极端实验条件是揭示物质微观信息的重要工具，它可以和电子、自旋相互作用从而诱导物质产生相变和宏观量子效应。低维强关联电子系统的强磁场研究是一个极富成效和充满活力的课题。本项目拟利用脉冲强磁场和低温实验条件对准二维电荷密度波（CDW）材料开展研究：通过强磁场下的电阻、磁化强度、反射光谱测量，研究强磁场导致的各种磁相变行为和Shubnikov de-Haas量子振荡效应。通过本项目，能够深刻地揭示准二维CDW系统的相变机制、电声耦合、费米面拓扑结构等性质，而且可以探索研究新的具有奇特性质的磁场诱导的电子态。

本项目利用脉冲强磁场和极低温实验条件对两类准二维强关联材料开展了强磁场诱导的量子相变和量子振荡效应研究。我们采用电解还原法合成了准二维电荷密度波导体KMo6O17和NaMo6O17。通过强磁场下的磁电阻和霍尔电阻研究，我们观察到丰富的磁相变以及强磁场诱导的反常量子振荡现象。我们对电输运实验结果进行了数据拟合分析，并提出了一种与套叠空穴口袋相关的磁击穿模型来解释该反常量子振荡现象。初步的研究结果已经投稿到Physical Review B上正在修改。我们采用助熔剂法合成了准二维磁性阻挫系统Ni3V2O8和Co3V2O8，通过强磁场下的磁化强度和电极化特性研究，我们观察到丰富的强磁场诱导的磁相变，首次得到了该体系的完整磁相图，并观察到强磁场诱导的多铁特性。特别是，我们在强磁场下清晰的观察到量子化的1/2磁化平台，以及2/3，3/4，8/9等一系列的量子化转变。理论和计算工作预言在二维Kagome晶格中只能观察到1/3磁化平台。我们的研究结果将会为以后的理论和计算工作带来新的挑战。初步的研究成果以快速通讯的形式发表，见Physical Review B (Rapid Communications) 84, 220407(R) (2011)。