准一维自旋系统Ca3(Co,T)2O6短程铁磁相关弱磁场研究

Griffiths相在真实材料中的存在一直是凝聚态物理领域的基础问题。本项目针对目前准一维自旋系统Ca3(Co,T)2O6（T=Co,Rh等）磁性质的研究主要集中在低温和常规磁场这一背景，将研究的重点放在高温顺磁态的弱磁场效应上。首先通过弱磁场磁性测量，系统研究顺磁性背景中的短程铁磁相关现象，并期望发现新的磁现象-Griffiths相存在的证据；然后通过研究Griffiths奇异性的特征参数（特征温度、模型参数）随元素替代、晶粒尺寸的演化，并结合热动力学和外部磁场的影响，揭示Griffiths相的形成过程、机理，并探讨其与低温异常磁基态之间的关联。

Griffiths相在真实材料中的存在一直是凝聚态物理重要的基础问题。本项目利用磁性测量研究了准一维自旋链系统Ca3(Co,T)2O6的磁性和短程铁磁相关，探索发现Griffiths相的可能性。主要研究结果有：（1）通过弱磁场磁性测量，在Mn掺杂化合物中观察到短程铁磁相关效应，宏观上表现为逆磁化率不遵守居里-外斯定律，其行为对Mn含量非常敏感。这种短程相关可用类-Griffiths相模型来描述，从而找到了类-Griffiths相在Ca3(Co,T)2O6中存在的证据；论文被PRB编辑推荐为著名科技媒体Physics Today的候选材料。（2）系统研究了Fe、Sc掺杂对Ca3Co2O6磁相互作用和磁化台阶的影响，获得了临界杂质含量。（3）通过直流/交流磁化率和磁弛豫测量，研究了Mn掺杂单晶和多晶样品的自旋玻璃态行为，发现自旋玻璃态与化学无序有关。研究了微量掺杂对Ca3Co2O6磁弛豫的影响，强调了自旋阻挫的作用。经过上述研究，本项目最终的结论是：除了Mn掺杂化合物以外，在其他3d过渡金属离子（如Fe、Sc、Cr）掺杂化合物中，虽然观察到弱的短程自旋相关效应，但是并不存在Griffiths相的迹象。最后，在完成项目研究计划的基础上，拓宽了研究范围。目前正在利用脉冲强磁场磁化和ESR研究Ca3ZnMnO6及其相关材料的性质，得到了初步的实验结果（部分结果待发表）。