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自从在高温超导和钙钛矿锰氧化物中发现了电荷有序以来,电荷有序一直是强关联电子体系中的重点问题。电荷受挫使得LuFe2O4具有特殊的电荷有序结构,电子铁电和多铁性的发现也使得LuFe2O4具有巨大的应用前景。
本论文主要研究了LuFe2O4的各种新的实验效应和理解这些现象产生的物理原因,具体实验及结果如下:(1)作者发现了在室温下,极小的偏置电场(50V/cm)就可以使LuFe2O4的介电常数产生巨大的改变,而在常规铁电体,这个值则需要达到几十kV/cm。而这种大的介电调制发生在室温附近很宽的温区,使得LuFe2O4成为有应用前景的介电调制材料。(2)同样在LuFC2O4样品中,我们观察到一个巨大的电致电阻效应。巨大的I-V非线性关系表明,小的电压可以使LuFe2O4发生绝缘体-金属转变。发生绝缘体-金属转变的阈值电压随温度的增加,呈指数形式降低。以上两个实验都可以解释为电场对电荷有序的“熔化”。
另外,我们详细研究了Pr1.2Sr1.8Mn2O7单晶的磁学和输运性质。在这个单晶体系中,我们观察到了磁跳变行为和磁场诱导的金属.绝缘体转变,这些都可以用磁场对eg电子的轨道占据态的调制来解释。