[论文解读] Investigation of intrinsic magnetodielectric effect in La2CoMnO6: Role of magnetic disorder

J. Krishna Murthya, K. Devi Chandrasekhar S. Murugavel+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 10, 2014

Magnetic and transport properties of perovskites and related materials参考文献 4被引用 3

一句话总结

本研究探究了B位有序La2CoMnO6（LCMO）中的本征磁电效应，发现在5 T磁场下100 kHz频率时，磁电效应高达65%。通过拉曼光谱分离了自旋-晶格耦合引起的本征贡献与磁 disorder 及载流子掺杂引起的非本征效应，表明 disorder 抑制了本征极化，且主导了磁电效应和磁阻响应。

ABSTRACT

We present a large magnetodielectric (MD) effect of 65 % at 100 kHz with 5 T field in B-site ordered La2CoMnO6 (LCMO) polycrystalline sample. Frequency and temperature dependent impedance and dielectric studies under magnetic field divulge both intrinsic and extrinsic origins for the observed MD effect. The temperature dependent Raman spectroscopy measurement has shown spin-lattice coupling that supports the intrinsic origin of the observed large MD response in LCMO. Extrinsic contributions to MD response mainly originate from disorder and interface effects; here, we signify this by hole carrier (Sr) doping at the A-site of the ordered LCMO sample. The comparison study has disclosed that with the disorder, the intrinsic polarization due to asymmetric hopping decreases significantly, and the disorder induced transport dominates in both MD and magnetoresistance behaviour with close resemblance.

研究动机与目标

• 理解B位有序La2CoMnO6中大磁电效应的起源。
• 区分LCMO中磁电效应的本征与非本征贡献。
• 考察磁 disorder 和A位Sr掺杂对磁电效应和磁阻行为的影响。
• 通过拉曼光谱阐明自旋-晶格耦合在介导本征磁电响应中的作用。
• 阐明为何 disorder 引起的载流子输运在磁电响应中占主导地位，而非本征极化。

提出的方法

• 在施加磁场的条件下，进行频率和温度依赖的阻抗与介电谱测量，以探测磁电响应。
• 进行温度依赖的拉曼光谱测量，以检测LCMO中的自旋-晶格耦合。
• 在A位引入Sr掺杂，以在B位有序LCMO体系中诱导磁 disorder 和结构 disorder。
• 比较原始和掺杂LCMO样品的磁电与磁阻响应，以分离非本征贡献。
• 分析介电弛豫和电导率行为，以识别主导的输运机制。
• 将磁电效应的大小（100 kHz、5 T下为65%）作为本征与非本征贡献的定量基准。

实验结果

研究问题

• RQ1 B位有序La2CoMnO6中大磁电效应的起源是什么？
• RQ2 磁 disorder 如何影响磁电效应的本征与非本征组分？
• RQ3 自旋-晶格耦合在LCMO本征磁电响应中贡献了多少？
• RQ4 A位Sr掺杂如何改变LCMO中的磁电与磁阻行为？
• RQ5 为何尽管存在本征极化机制，disorder 仍主导磁电响应？

主要发现

• 在B位有序La2CoMnO6中，100 kHz频率、5 T磁场下观察到65%的大本征磁电效应。
• 温度依赖的拉曼光谱证实了自旋-晶格耦合，支持了磁电效应的本征起源。
• 磁电效应的非本征贡献主要来自磁 disorder 和界面效应。
• A位Sr掺杂显著降低了本征极化，原因在于电子跳跃的非对称性。
• disorder 引起的载流子输运主导了磁电与磁阻响应，二者行为高度相似。
• 本研究证实，尽管存在本征磁电效应，但在多晶LCMO样品中，非本征效应（来自 disorder）是主要贡献者。