Magnetic Structure and Transition of 15R-BaMnO3-x Studied by Resonant Soft X-ray Scattering

以軟X 光共振散射研究15R-BaMnO3-x之磁性結構與相變

李翊瑋(Yi-Wei Lee)

指導教授 ： 黃迪靖

國立清華大學/原子科學院/先進光源科技學位學程/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2010.00268

摘要

Competitions between magnetic interactions in the ground states are typically the
driving forces of unexpected electronic phenomena of a magnetic system. Manganese
oxides with the AMnO3 (A = La, Sr, etc.) perovskite structure are examples of these materials. They are often strongly correlated electron systems in which the interplay between spin, charge, orbital, and lattice degrees of freedom play a crucial role in determining their physical properties. Through the variation of the Mn-O-Mn bond angle and the oxidation state of Mn ions between 3+ and 4+, these manganites display various ground states, such as anti-ferromagnetic charge/orbital-ordered insulator or ferromagnetic metal.

Using resonant soft X-ray scattering, we revealed the magnetic properties of 15R-BaMnO3-x, which is expected to exhibit interesting multiferroic features. Our results of magnetic scattering provide evidence for the magnetic structure and transition of this system. Results of X-ray magnetic scattering do not depend on X-ray helicities; the magnetic structure of 15R-BaMnO3 is not spiral, unlike a spiral hexaferrite, Ba0.5Sr1.5Zn2Fe12O22.

關鍵字

磁性相變 ； 軟X光共振散射 ； 同步輻射 ； X光吸收光譜 ； 電子結構 ； 磁性結構 ； 多鐵材料 ； 過度金屬氧化物 ； 鈣鈦礦結構

並列摘要

在磁性材料中，磁性基態的交互競爭是決定電子特性的主要因素。擁有鈣鈦礦結構的錳氧化物材料AMnO3 (A = La, Sr, etc.) 就是很好的例子;這類強關聯電子材料中，電子的電荷、自旋、軌域與晶體結構強烈的交互作用，並扮演著決定這些材料物理性質的關鍵角色。舉例來說，經由錳-氧-錳的鍵結角度及錳三價與錳四價氧化態的變化，這些錳氧化物可以表現出很多不同的磁性基態，如反鐵磁、電荷有序與軌域有序的絕緣體或鐵磁的導體以及多鐵現象;所以這類材料的磁性結構是很有趣的。

為了瞭解這類材料有趣的磁性結構，我們藉由軟X光共振散射實驗，探討一個預期擁有多鐵性質的15R-BaMnO3-x之磁性性質，了解其磁性結構與磁相變。進一步，我們利用不同旋光性的共振磁散射實驗，確認15R-BaMnO3-x並不具有螺旋狀的磁性結構。

並列關鍵字

magnetic transition ； resonant soft x-ray scattering ； transition metal oxide ； x-ray absorption spectrum ； synchrotron ； two circle diffractometer ； multiferroics ； spiral magnetic order

參考文獻

[1] J. Orenstein and A. J. Millis, Science 288, 468 (2000).

[2] J. Zaanen, G. A. Sawatzky, and J. W. Allen, Phys. Rev. Lett. 55, 418 (1985).

[3] C. Zener, Phys. Rev. 82, 403 (1951).

[4] J. Vleck, J. Chem. 7, 72 (1955).

[5] J. Goodenough, Phys. Rev. 100, 564 (1955).