LaMn1-xFexO3+y 系统中的磁相演化

我们研究了通过空气固相反应制备的 LaMn1-xFexO3+y 多晶样品在全范围 $x=0.0$ 至 $x=1.0$ 内的晶体结构和磁学性质。所有样品均显示 ORT-2 正交结构，该结构抑制了 Jahn-Teller 畸变，从而有利于 Mn^{3+}-O-Mn^{3+} 之间的铁磁 (FM) 超交换 (SE) 相互作用。对于 $x=0.0$，过量氧 ($y \sim 0.09$) 在 La 和 Mn 位点产生空位，并生成约 18% 的 Mn^{4+} 离子和 82% 的常规 Mn^{3+} 离子，它们之间可能存在双交换相互作用。已知该系统中的 Fe 掺杂仅产生稳定的 Fe^{3+} 离子。我们发现，随着 $x$ 从 0.0 增加到 1.0，系统从居里温度 $T_{C} \sim 160$ K 的较强铁磁 (FM) 相演变为奈尔温度 $T_{N} = 790$ K 的反铁磁 (AFM) 相，并伴随明显的团簇玻璃行为特征。对于中等 Fe 含量，出现混合相态，FM (AFM) 相逐渐减少（增加），且在 $0.2 < x < 0.7$ 范围内伴随系统的相变展宽。基于各种磁性离子类型之间预期交换相互作用的模型，很好地解释了饱和磁化强度对 Fe 掺杂的依赖性。