低自旋钙钛矿 LaCoO$_{3}$中轻杂质掺杂的自旋态响应

我们通过单晶 LaCo$_{0.99}$$M_{0.01}$O$_{3}$ ($M$ = Cr, Mn, Fe, Ni) 的磁化强度和 X 射线荧光测量，研究了低自旋钙钛矿 LaCoO$_{3}$ (Co^3+: d^6) 中轻杂质掺杂的自旋态响应。在 1.8 K 下测量的磁化曲线中，Cr、Mn 或 Fe 掺杂未观察到自旋态变化，但在 Ni 掺杂中观察到了变化。在 Ni 掺杂样品中还发现了沿 [100] 易轴的强磁各向异性。荧光测量表明，价态大致估计为 Cr^3+、Mn^4+、Fe^(3+delta)+ 和 Ni^3+。根据观察到的化学趋势，我们提出化学势是诱导低自旋态变化的关键因素。通过扩展由空穴掺杂产生的铁磁自旋态七聚体模型，我们讨论了由具有 Jahn-Teller 活性的低自旋 Ni^3+ 诱导的高度各向异性铁磁自旋态团簇的出现。我们还讨论了当前结果对地幔材料以及掺有 Fe (d^6) 的杂质黄铁矿的适用性。