反钙钛矿结构Mn3Co1-xMxN（M=Zn、Ag等）化合物的磁结构及关联物性研究

Recently, Mn3AX compounds (A = metal or semiconductor element, X = C or N) with antiperovskite structure have attracted great attention due to a wide variety of interesting physical properties, such as magnetocaloric effect and anomalous thermal expansion behavior and so on which show great potential applications in spacecraft, space telescopes and medical science. These various physical properties of Mn3AX compounds are mainly attributed to the diversity and tunability of their magnetic structures. We will systematically investigate the magnetic structures of antiperovskite Mn3Co1-xMxN (M = Zn, Ag etc.) compounds and the influence of elements doping on the magnetic structure using the neutron diffraction techniques. And we will study the coercivity characteristics and thermal expansion behavior of Mn3Co1-xMxN compounds, and reveal the impact of magnetic structure on the coercivity and nearly zero thermal expansion behavior and its related mechanism. Moreover, we will explore the theoretical models and methods to tune the coercivity and nearly zero thermal expansion behavior, and then get the Mn3Co1-xMxN compounds with large coercivity and nearly zero thermal expansion materials which are single phase with large temperature zone around the room temperature. The research results of this project will provide a theoretical and experimental basis for the research and applications of the Mn3AX compounds.

反钙钛矿结构Mn3AX（A=金属或半导体元素，X=C或N）系列化合物具有反常热膨胀和磁卡效应等丰富的物理性质，在航空航天和医学等领域显示出巨大的潜在应用价值。Mn3AX化合物奇特的物理性质主要源于其磁结构的多样性和可调控性。本项目采用中子衍射技术系统地研究反钙钛矿结构Mn3Co1-xMxN（M=Zn、Ag等）化合物的磁结构，并分析元素掺杂对Mn3Co1-xMxN化合物磁结构的影响及其机理。进一步研究Mn3Co1-xMxN化合物的矫顽力特性及热膨胀行为，并揭示其磁结构对矫顽力及近零热膨胀行为的影响和作用机制。探索调控Mn3Co1-xMxN化合物矫顽力及近零热膨胀行为的理论模型和技术方法，获得具有较大矫顽力的Mn3Co1-xMxN化合物及室温附近宽温区单一相稳定存在的近零热膨胀材料。该项目的研究结果将为Mn3AX化合物的研究和应用提供理论依据和实验基础。

反钙钛矿结构Mn3AN（X=金属或半导体元素）系列化合物具有反常热膨胀和磁卡效应等丰富的物理性质，在航空航天和医学等领域显示出巨大的潜在应用价值。Mn3AN化合物奇特的物理性质主要源于其磁结构的多样性和可调控性。本项目主要研究了Mn3CoxA1-xN（A：Mn和Zn）晶体和磁结构，并对磁性质和电输运性质进行了深入的研究和分析。.合成了Mn3.5Co0.5N化合物，并首次发现了伴随垂直方向的磁化率偏移巨交换偏置现象。在50 K温度下，零场冷条件下发现了-0.28 T的巨交换偏置场，并且伴随着巨大的垂直方向的磁化率偏移。在500 Oe场冷下，交换偏置场增大到-1.2 T。我们采用中子衍射技术对磁结构进行了深入的研究，发现交换偏置效应的产生由于反钙钛矿结构中出现了一个新的斜三角磁结构。该材料的巨交换偏置源于两个磁性子晶格之间的整体相互作用，而不是界面交换耦合。.系统研究了Mn3Zn1-xCoxN(x = 0.2, 0.4, 0.5, 0.7, 0.9)化合物的磁，电输运和热膨胀性质。Co在Zn位的取代改变了磁相互作用，引起了反铁磁和铁磁相共存。伴随着复杂的磁转变，发生了电阻的突变现象和负热膨胀行为。我们深入研究了反常的电输运，负热膨胀和磁转变间的强相互作用。经研究发现反常的电输运性质是由晶格收缩引起的费米能表面的移动引起的。.在此项目的研究工作中，我们首次提出交换偏置效应的产生原因归因于新的三角形磁结构的产生，与之前有过大量报道交换偏置材料不同。此项工作的发现为块体材料零场冷或者小场冷却环境中获得交换偏置提供了新的途径。