贲鑫伟，高 湉，翟浩天，郑 旭

(上海电力大学数理学院，上海 201306)

0 引 言

RFeO3(R是指稀土元素)体系由于其丰富多样的物理内容和诱人的潜在应用，受到了人们的广泛关注[1]，如太赫兹脉冲引起的自旋进动激发、多铁性、激光诱导的超快自旋翻转、超快光磁激发等多种奇异现象。与稀土锰氧化物(RMnO3)相比，RFeO3是更具有潜力的新型磁电耦合材料，这源于3d电子层上的Fe3+具有更高的库伦排斥能以及更强的相互作用。近年来，随着RFeO3磁化跃迁效应的微观原理及宏观调控机制被揭开，使其有望成为新型的自旋开关材料及磁储存元件。

1 RFeO3体系的晶体结构

RFeO3属于八面体扭转的正交钙钛矿型结构的铁氧化合物，空间群为Pbnm[2]。Fe3+与六个氧共同形成FeO6八面体结构，相邻的FeO6八面体通过作为共用顶角的氧原子使其连接形成三维网格结构，稀土离子分布在八面体形成的空隙中，如图1(a)所示。RFeO3因其丰富的磁学性能备受瞩目，这主要来源于3d电子层的Fe3+和4f电子层的R3+的相互作用[3]。由于RFeO3同时包含Fe3+和R3+磁性离子，所以存在三种磁互动，即Fe3+-Fe3+、Fe3+-R3+和R3+-R3+[4]。Fe-Fe之间通过氧原子进行超交换作用，相邻 Fe3+之间的磁矩应是反向平行排列的，呈反铁磁排序。但由于晶格扭转，Fe3+磁矩自旋间存在微弱的反对称交换作用(Dzyaloshinsky-Moriya作用)[5]，使得相邻Fe3+之间的磁矩方向存在一个微小的夹角，从而出现了倾角反铁磁态，进而在垂直于反铁磁方向出现了弱铁磁矩。Fe3+-R3+的相互作用很弱，受Fe-O-Fe产生的交换场影响，R3+发生顺磁性极化，R3+的净磁矩FR(F代表净磁矩)方向与Fe3+的净磁矩FFe方向平行或反向平行排列[6-7]。……