弱铁磁氧化物 LaCo$_{0.8}$Rh$_{0.2}$O$_{3}$ 中 Ga$^{3+}$ 取代效应

对 LaCo$_{0.8-y}$Rh$_{0.2}$Ga$_{y}$O$_{3}$ 多晶样品（$0 \leq y \leq 0.15$）进行了磁化强度与 X 射线衍射测量，旨在通过 Ga$^{3+}$ 取代效应理解 Co$^{3+}$ 的自旋态。LaCo$_{0.8}$Rh$_{0.2}$O$_{3}$ 中 15 K 以下的铁磁序被 Ga$^{3+}$ 取代显著抑制，其中铁磁体积分数线性下降。正常态磁化率也随 Ga 含量系统性地降低，由此我们发现每个 Ga$^{3+}$ 离子使每化学式单位减少 4.6 $\mu_{\rm B}$。我们利用扩展 Curie-Weiss 定律评估了高自旋态 Co$^{3+}$ 浓度随温度的变化，发现取代的 Rh$^{3+}$ 离子将高自旋态 Co$^{3+}$ 离子稳定至低温。我们发现 Ga$^{3+}$ 优先取代高自旋态 Co$^{3+}$，这与我们先前发现的 Rh$^{3+}$ 优先取代低自旋态 Co$^{3+}$ 形成鲜明对比。这些结果有力地表明，LaCoO$_{3}$ 在室温下的磁性激发态是高自旋态 Co$^{3+}$ 与低自旋态 Co$^{3+}$ 的混合态。