缺氧YBCO多晶陶瓷的磁電耦合與磁電阻效應(yīng).pdf

1、磁性鐵電材料是在一定溫區(qū)內(nèi)同時(shí)具有鐵電(反鐵電)序和鐵磁(反鐵磁)序的材料，兩種有序共存耦合表現(xiàn)出特有的物理性質(zhì)而倍受關(guān)注。最近Kimura報(bào)道稱，CuO單晶在其奈爾溫度230 K附近的螺旋磁有序能夠感應(yīng)鐵電相變。本文受其啟示，研究缺氧YBa2CuaO6+x多晶陶瓷在反鐵磁相變溫度附近感應(yīng)鐵電相變及樣品的磁電耦合效應(yīng)，并探討了相變對電輸運(yùn)行為的影響。 將高溫超導(dǎo)陶瓷YBa2Cu3O6+x經(jīng)過真空熱處理得到氧含量x=0.13的缺氧

2、陶瓷樣品，利用HP4294A精密阻抗分析儀測量了樣品介電常數(shù)溫譜圖，在溫度450 K發(fā)現(xiàn)了介電異?，F(xiàn)象，認(rèn)為是由反鐵磁相變感應(yīng)鐵電相變引起的。如果鐵電相變溫度遠(yuǎn)高于磁相變溫度，隨著磁電耦合材料溫度升高，在磁相變前后會(huì)出現(xiàn)這種介電異常，這是由于磁有序消失影響鐵電有序的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)上觀察到的介電常數(shù)在磁相變溫度附近的異常突變成為本征磁電耦合效應(yīng)存在的標(biāo)志。當(dāng)頻率升高時(shí)介電異常逐漸消失，這是由于氧空位導(dǎo)致的介電極化對高頻信號(hào)無法良好響應(yīng)所致。測

3、量發(fā)現(xiàn)樣品的介電損耗在奈爾溫度410K出現(xiàn)異常峰，這是由于在該溫度反鐵磁有序基本變?yōu)闊o序使鐵電疇移動(dòng)消耗能量引起的。在不同溫度下測量了缺氧YBCO陶瓷樣品的介電常數(shù)隨頻率的變化，室溫下低頻區(qū)的介電常數(shù)很大而在高頻區(qū)顯著減小，表現(xiàn)出典型的介電馳豫特征：而在反鐵磁相變溫度附近介電常數(shù)隨頻率的升高而基本不變，顯示出良好的頻率穩(wěn)定性，這是因?yàn)樵谀螤枩囟?10 K反鐵磁相變對鐵電疇作用使得直流電導(dǎo)降低從而減小了介電常數(shù)對頻率的依賴性。利用RT60

4、00鐵電分析儀測量樣品結(jié)果表明缺氧YBCO陶瓷室溫下具有一定的鐵電性。 缺氧YB2Cu3O6.13陶瓷樣品中的磁電耦合特征還表現(xiàn)在室溫下外加磁場對介電常數(shù)和介電損耗的影響。垂直于和平行于電場方向的外加磁場均使介電常數(shù)增大，對于平行電場方向的磁場，介電常數(shù)的變化相對較大。外加磁場使多鐵材料產(chǎn)生應(yīng)變，由于鐵電疇與反鐵磁疇耦合作用，這種應(yīng)變將產(chǎn)生電場作用在鐵電疇上導(dǎo)致介電常數(shù)變化。室溫下外加磁場使低頻區(qū)介電損耗降低，由于缺氧YBC0陶

5、瓷樣品存在磁電耦合效應(yīng)，外加磁場使鐵電疇易于運(yùn)動(dòng)，因此在低頻電場作用下極化損耗降低。采用標(biāo)準(zhǔn)四引線法分別在零磁場和外加磁場作用下測量了樣品電阻率隨溫度的變化關(guān)系，發(fā)現(xiàn)溫度低于40.K時(shí)樣品的磁電阻MR約為60％且基本不隨溫度變化，在反鐵磁相變溫度410 K附近MR出現(xiàn)異常，認(rèn)為是由于YBCO多晶樣品大量本征載流子產(chǎn)生并且外加磁場對順磁區(qū)域影響較小所致。p-V特性曲線可以看出電阻率隨電場增大而急劇降低進(jìn)一步證明樣品磁電耦合效應(yīng)的存在。