高精度光學浮區爐助力單晶樣品在磁電域取得重要進展

在人類漫長的歷史發展長河中，“材料學”貫穿了其整個歷程。從人類活動早期開始使用木制工具，到隨后的石器、金石并用（此時的金屬主要指銅器）、青銅、鐵器等各個時代，再到后來的蒸汽、電氣、原子、信息時代，每個發展階段無不伴隨著人類對材料的認識和用。在諸多材料中，鐵是人類早認識和使用到的材料之，就我們中國而言，早在西周以前我國就已開始將鐵用于生產生活中^[1]；人們在長期的實踐中也開始認識到了相關材料的磁性并將其運用于實踐當中，比較有代表性的就是司南的發明。這些在不少歷史典籍中都有記載，比如：《鬼谷子·謀篇第十》記載：“故鄭人取玉也，載司南之車，為其不惑也。夫度材量能揣情者，亦事之司南也”；《夢溪筆談》提到：“方家以磁石磨針縫，則能指南”；《論衡》書曰：“司南之杓，投之于地，其柢指南”等等^[2]。由此可見，人們對磁性材料的興趣也算由來已久。

當時代來到21世紀，化學、物理、生物、醫學、計算機等各個域的技術都有了前·所未有的突破，進的生產力也將人類的文明推進智能工業化、信息化時代，隨著而來的是人們對材料的更高要求。在諸多材料當中，由于多鐵材料兼具鐵磁、鐵電性，二者之間有著*的磁電耦合性；與此同時，磁場作用下的電化和電場作用下的磁化等性質為未來功能材料探索和發展提供了更為寬廣的選擇和可能，在存儲、傳感器、自旋電子、微波器件、器件小型化等域擁有巨大的潛在應用價值。2007年的《科學》雜志對未來的熱點發展問題進行了報道，其中，多鐵材料作為唯·的物理類問題入選^[3]。因此，研究并深刻理解磁電耦合和多鐵材料背后的機理，有著非常重要的理論價值和實踐意義。

近期，哈爾濱工業大學的W.Q.Liu等人對磁電材料Mn₄Nb₂O₉單晶樣品進行了仔細的研究。研究表明：零磁場測試介電常數時，沒有發現介電常數的反常，此時Mn₄Nb₂O₉基態表現為順電性；而在磁場條件下，介電常數在Neel溫度處發生突變的峰，且隨著磁場的增加介電峰也增強，且峰位向低溫端偏移，這意味著磁場有抑制反鐵磁轉變的趨勢；高場（H≥4T）下的介電常數-溫度依賴關系也跟H²正比關系，由此也表明Mn₄Nb₂O₉是線性磁電材料。更多研究結果可參考文獻^[4].

以上圖片引自文獻^[4].

我們非常榮幸將Quantum Design Japan公司（以下簡稱QDJ）生產的高精度光學浮區法單晶爐安裝于哈爾濱工業大學，并助力W.Q.Liu等學者研究制備出Mn₄Nb₂O₉單晶樣品。QDJ公司生產的光學浮區法單晶爐適用于超導材料、鐵電材料、磁性材料、半導體材料、光學材料等多種域材料的晶體制備工作。

該設備主要的技術色：

■  占地空間小，操作簡單，易于上手，立支撐設計

■  采用鍍金雙面高效反射鏡，加熱效率更高，溫場更加均勻

■  可實現高溫度2100°C-2200°C（驗收依據為：熔融尖晶石標樣）

■  穩定的電源

■  內置閉循環冷卻系統，無需外部水冷裝置

■  采用商業化標準鹵素燈

日本QDJ公司推出的高精度光學浮區法單晶爐外觀圖

參考文獻：

[1]. https://www.science。。ｏｒｇ/doi/10.1126/science.318.5858.1848

[2]. Wenqiang Liu, Long Li, Lei Tao, Ziyi Liu, Xianjie Wang, Yu Sui, Yang Wang, Evidence of linear magnetoelectric effect in Mn4Nb2O9 single crystal, Journal of Alloys and Compounds,Volume 886,2021,161272,ISSN 0925-8388, https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.161272.

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