再探自旋-声子相互作用：LaFeO3 Néel 温度下的远红外发射、拉曼散射与高分辨 X 射线衍射
材料科学
2025-12-12 v1
摘要
我们报道了块体 LaFeO3 钙钛矿在跨越其反铁磁相变时的结构演化、自旋-声子相互作用及磁弹效应。我们发现，尽管由于自旋-声子相互作用，晶格常数在 Néel 温度（TN）处表现出轻微偏离，但各原子间键却显示出截然不同的行为。八面体 B 位基面包含介导超交换相互作用的氧离子对，其表现出可归因于 X 射线衍射中负热膨胀观测结果的键收缩（或伸长）。这些键偏离在 TN 附近达到奇点，在此处观测到键长的急剧变化。在最近邻 La-O2 基面距离中也检测到了类似的突变，我们将其解释为源于与超交换机制相关的 3d-2p 杂化态内的离子尺寸差异。c 轴 Fe3+-O1 和 La3+-O1 顶点距离的高分辨 SXRD 测量揭示了在 Néel 温度处存在明显拐点。这一行为支持了晶格畸变与晶体场修饰在 RFeO3（R = 稀土）钙钛矿非共线弱铁磁性涌现中所起的作用。此外，我们的 SXRD 图谱显示衍射线强度在 TN 处出现峰值并达到极值，这为自旋-声子相互作用提供了一个直观的指标，同时也解析为由顺磁相中非线性热膨胀推导出的晶格亚稳态。跨越整个 RFeO3（R = 稀土）系列的初步结果表明，所有成员共享一个结构框架，这可能为具有公共八面体亚晶格的氧化物中此前悬而未决的结构解释提供见解。
引用
@article{arxiv.2512.10052,
title = {Spin-phonon interactions revisited: Far-infrared emission, Raman scattering, and high-resolution x-ray diffraction at the N\'eel temperature in LaFeO3},
author = {Néstor E. Massa and Javier Gainza and Aurélien Canizares and Leire del Campo and José Antonio Alonso},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.10052},
year = {2025}
}
备注
10 figures