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本文首先对几种钴氧化物热电材料的变温极化拉曼光谱做了研究,其后着重介绍了具有三角阻措结构的锌铜氢氧氯系列材料的奇特物性和拉曼散射等相关实验结果。
文中拉曼散射知识部分介绍了我们搭建的低温极化高真空拉曼光谱仪系统及其性能。该系统的搭建在国内电子拉曼散射实验领域具有明显的领先优势,为电子拉曼研究提供了直接的实验平台,为表征和研究各种新型材料提供了更全面的手段。
在钴氧化物热电材料的拉曼研究部分,我们对包括NaxCoO2·yH2O超导材料的母相化合物NaxCoO2在内的多个钴氧化物热电材料进行了物性分析。为了研究其层状结构与材料奇特物性之间的关系,我们对Na0.5CoO2、Ca3Co4O9以及Bi2-xPbxSr2Co2Oy三种单晶样品进行了变温极化拉曼散射实验,并对其中观测到的部分有趣现象做了描述和分析。其中,Na0.5CoO2的拉曼实验结果显示该材料中存在的结构转变对其电学和磁学性质变化有很大影响;50K以下Ca3Co4O9单晶中部分声子模式的反常变化和材料在该温度附近的奇特物性密切相关;而在Bi2-xPbxSr2Co2Oy中观测到的不对称峰形则很可能是样品中电声子耦合的结果。
最后,我们对具有三角阻措结构的锌铜氢氧氯系列反铁磁材料的奇特物性做了介绍,并对制备合成的几种不同掺杂样品进行了磁化率、比热测量和变温拉曼散射实验。与相关报道相类似的测量结果不仅验证了制备样品的质量,也再次说明该系列材料特殊的阻措结构与其奇特的磁学性质紧密相关。不同掺杂浓度样品的实验数据显示,非磁性Zn2+对顶点Cu2+的置换对材料的物性影响较大,随着掺杂浓度的上升,材料层状kagome面内Cu2+的阻措结构在其磁学性质中起到了非常重要的作用。此外,我们还针对拉曼光谱中观测到的部分形貌特征进行了分析,并且尝试性地对Cu4(OH)6Cl2样品的一些声子模式进行了指认。鉴于目前该系列材料相关结构物性的研究数据不多,详细的分析指认工作还存在一定的困难,希望我们的拉曼研究能够为今后更多新材料的发现和研究提供帮助。