锰氧化物太赫兹磁光光谱研究

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锰氧化物是一种强关联体系材料,由于其电子的电荷、自旋、轨道、晶格的相互作用展示出丰富的物理内涵,例如顺磁-铁磁的相变、金属-绝缘体转变、双交换作用、巨磁电阻效应、相分离等现象,因此引起人们广泛的关注。具有相分离特性的锰氧化物是研究各向异性磁电阻效应的理想体系,通过对各向异性磁阻效应的研究将使人们更加理解相分离微观结构。太赫兹时域光谱技术具有非接触性、宽带性和相干性等优点,它是一种新兴的光谱测量方法,通过测量样品太赫兹时域电场的变化即可得到样品的复折射率、电导率等物理量,为我们研究锰氧化物体系材料提供了一种方便快捷的技术手段。钙钛矿锰氧化物材料在低温和强磁场下通常处于金属态,对光辐射场有很强的响应,能与光场进行耦合来测量该体系材料的各向异性效应。因此,光学测量也可以作为研究强关联体系材料物性的一种有效实验手段。本论文选取典型La0.67Ca0.33MnO3材料作为研究对象,利用太赫兹时域光谱技术,系统研究了该体系材料在磁场和太赫兹光场下的相互作用,取得的主要研究结果如下:利用太赫兹时域光谱平台,在低温和强磁场下系统研究了La0.67Ca0.33MnO3/Nd Ga O3(001)薄膜的太赫兹透射光谱。因为在外磁场作用下La0.67Ca0.33MnO3薄膜的相变和各向异性磁电阻对太赫兹电场有很强的吸收响应,所以通过测量特征温度下的不同磁场强度以及薄膜平面方向下的太赫兹电场,可以得到如下实验结果:(1)当磁场垂直或者平行于薄膜平面时,该薄膜存在各向异性。(2)通过外加磁场的影响,薄膜存在铁磁金属相和反铁磁电荷有序绝缘相的竞争。(3)当温度处于105 K,磁场垂直于薄膜平面时,可以用Drude-Smith公式对随频率变化的电导率进行拟合,研究发现直流电导率、电子弛豫时间等拟合参数随磁场的增加而增加,这表明太赫兹时域光谱技术是研究相变和各向异性磁电阻的一种有效方法。
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