调控 La$_{(1-x)}$$A_x$CoO$_3$ ($A=$ Sr, Ca) 纳米颗粒中的铁磁性和自旋态

我们利用 X 射线衍射、磁化率、等温磁化和光电子能谱研究了 La$_{(1-x)}$$A_x$CoO$_3$ ($A=$ Sr, Ca; $x=$ 0 -- 0.2) 纳米颗粒的结构、磁性和电子性质。室温粉末 X 射线衍射数据的 Rietveld 精修确认了其为单相且具有 R$\bar{3}$C 空间群的菱方晶体结构。我们发现 Sr/Ca 取代（空穴掺杂）导致磁性和自旋态发生剧烈变化。对于 $x=$ 0 的样品，磁测量显示在 T$_{\rm C}$$\approx$85 K 处发生铁磁转变，随着空穴掺杂，该转变温度显著向高温移动；同时观察到自发磁矩显著增加。然而，$x=$ 0、0.2 (Sr) 和 0.2(Ca) 样品的矫顽场 H$_{\rm C}$ 值分别为 7、4.4 和 13.2~kOe。此外，Ca 样品的 FC 磁化在低温下显示出类似铁磁 Brillouin 函数的行为。我们证明了 Sr/Ca 取代增加了 IS (Co$^{3+}$) 和 LS (Co$^{4+}$) 态的布居数，并通过 Co$^{3+}$-- Co$^{4+}$ 之间的双交换相互作用调控了纳米颗粒中的铁磁性。我们的结果表明，空穴载流子和纳米尺寸效应在控制 La$_{(1-x)}$$A_x$CoO$_3$ 纳米颗粒的自旋态和磁性方面起着重要作用。