Transition-Metal-Only Perovskite Oxides

全过渡金属钙钛矿结构氧化物材料因其在能源&磁电信息等领域的应用而成为新兴的前沿热点。相对于传统的简单（ABO3）和双(A2BB’O6)钙钛矿氧化物如BaTiO3和Sr2FeMoO6（A位为12配位大离子，B/B’位为八面体配位小离子），全过渡金属钙钛矿材料中所有金属格位为磁性过渡金属离子占据，其磁电性能不仅仅取决于额B/B’-O-B/B’之间的超交换相互作用，而是取决于它们和A-O-A以及A-O-B/B’之间的共同相互作用，从而磁电相互作用增强，物理内涵更加丰富，为新材料的设计提供了更为广阔的舞台。虽然目前该类材料的研究已从简单和双钙钛矿拓展到四元AA’B4O12钙钛矿体系，但相关工作仍处于起步阶段，在从上到下的材料设计-合成-结构表征-结构性能关系-前期器件化研究方面，尚无完善的规律可循。本报告中，我们结合全过渡金属钙钛矿氧化物的发展历程，通过高温高压等极端条件合成技术以及理论计算，制备了一些列全过渡金属双钙钛矿氧化物材料，如Mn2MnReO6、 Mn2FeReO6、和Mn2(Fe0.8Mo0.2)MoO6等，系统研究了其结构和性能（如巨磁阻、半金属、多铁性等）关系；在实验和理论计算工作的基础上，完善了异常钙钛矿氧化物材料的“家谱”，初步总计出了这些材料的设计规律，以及实验条件、晶体结构、电子结构、自旋结构等对材料设计和性能的影响，为已知材料的进一步性能优化&器件化和新材料的高通量计算与合成提供了指导