钛酸锶中的钴作为一种新的偏离中心磁性杂质

通过X射线吸收精细结构（XAFS）谱研究了SrTiO$_3$中钴杂质的局域结构与氧化态。对于SrTiO$_3$(Co)样品，找到了钴主要（高达76%）取代钙钛矿结构 $A$ 位原子的合成条件。通过改变合成条件，可以明显改变进入 $A$ 位和 $B$ 位的钴原子浓度之比。确定钴在 $A$ 位的氧化态为+2，在 $B$ 位为+3。揭示出 $A$ 位的Co杂质偏离中心，其距晶格位置的位移为 $\sim$1.0 {\AA}。第一性原理计算表明，孤立的 $B$ 位Co$^{3+}$离子为抗磁性，而 $A$ 位Co$^{2+}$离子处于高自旋态（$S = 3/2$）。