双全金刚钛钼钙钛矿 $A_2$CrWO$_6$ 中的结构与掺杂效应

研究了双全金刚钛钼钙钛矿 $A_2$CrWO$_6$ ($A=\text{Sr, Ba, Ca}$) 的结构、输运、磁性和光学性质。通过改变 $A$ 位的碱土离子，确定了空间效应对 Curie 温度 $T_C$ 和饱和磁化强度的影响。发现 $T_C$ 的最大值458 K出现在 $Sr_2$CrWO$_6$ 中，其呈近似无变形的钙钛矿结构，容差因子 $f\simeq 1$。对于 $Ca_2$CrWO$_6$ 和 $Ba_2$CrWO$_6$，结构变化导致 $T_C$显著降低。我们的研究强烈提示，对于双全金刚钛钼钙钛矿结构，仅当 $f \simeq 1$ 时（即无变形钙钛矿结构）才能实现最佳 $T_C$。通过 $Sr_2$CrWO$_6$ 中 $Sr^{2+}$ 部分取代 $La^{3+}$ 实现电掺杂后发现，$T_C$ 和饱和磁化强度 $M_s$ 均降低。$M_s$ 的降低可归因于能带结构效应以及掺杂引起的 Cr/W 反位原子。对 $Sr_2$CrWO$_6$ 的能带计算预测自旋上带中存在能隙，但自旋下带具有有限态密度。能带计算的结果与我们的光学测量结果一致。我们的实验结果支持 $A_2$CrWO$_6$ 中存在由动能驱动的机制，即通过非磁性 W 原子位于高自旋 Cr 原子之间位置的混合态稳定磁性。