第1章　緒論

1.1　引言

人類社會發展在很大程度上依賴于材料科學的發展。從某種意義上說，人類文明史就是一部材料科學的發展史。歷史上，人們用石器時代、青銅時代和鐵器時代等來劃分人類文明發展的不同階段。近一個世紀以來，人類經歷了從鋼鐵時代向以硅芯片為代表的電子信息時代的過渡，而今又進入了新材料時代。不論是傳統工農業領域還是現代高新技術領域都需要新材料的不斷問世與發展，可以說其發展需要以材料科學的發展為先導。物質世界中，材料種類繁多，性質各異。材料的多樣性導致其分類方法亦沒有絕對統一的標準。比如，可以按照材料的結晶狀態、尺寸、化學組成、功能用途、物理性質、物理效應等進行分類。常按照材料的功能用途將其分為結構材料與功能材料。結構材料是指以力學性能為基礎，用于制造受力構件的材料；功能材料是指那些具有優良的電學、磁學、光學、熱學等特殊的物理、化學、生物學效應，能完成功能相互轉化，主要用來制造各種功能元器件而被廣泛應用于各類高技術領域的材料。

強關聯電子體系材料當屬功能材料領域中的一顆耀眼的明星，近年來已成為材料科學與工程和凝聚態物理領域的研究熱點。目前，人們對強關聯電子體系的關注焦點側重在巨磁（電）阻效應[1-5]和多鐵性[6-17]等方面。巨磁阻材料是指電阻在外加磁場的作用下發生巨大變化的材料，磁阻效應可高達106%[1-3]。巨磁阻材料一經問世便被迅速應用于磁頭，極大地提高了磁記錄存儲器件的容量，使器件小型輕便化，創造了空前巨大的經濟效益。目前，磁阻材料研究的側重點在于增強室溫低（磁）場下的磁電阻效應。多鐵性材料是指同時具有磁有序和電有序的材料，應用于信息存儲器件中將同時體現磁存儲和電存儲的優點，甚至實現四態邏輯存儲，能夠大大推動存儲器件高密度化、小型化和多功能化，為新型信息存儲技術以及磁電器件的出現帶來了曙光，被稱為實現終極記憶的一把鑰匙。多鐵性材料不但同時具有多種鐵序，更重要的是其磁有序與電有序之間可相互耦合而產生新的功能[18-20]，因而具有更加豐富的物理機制和廣闊的應用前景。關于上述體系，從物理機制的角度講，人們關注的是體系中電荷、自旋、軌道和晶格之間的相互作用與關聯耦合；從材料設計與合成的角度講，人們關注的是設計、合成新的材料體系以及對原有體系材料進行改性。

巨磁阻材料和多鐵性材料大多是建立在ABO₃型復合氧化物的基礎上的[3，21-26]。ABO₃結構對A位和B位元素的離子半徑和價態具有相當大的容忍能力。通常A位離子為稀土金屬離子，B位離子為過渡金屬離子。A位和B位可進行各種化學取代與摻雜，以調變材料的物理性質。比如，對A位進行堿土金屬或堿金屬離子摻雜或對B位進行過渡金屬離子摻雜，會使材料的晶格結構、能帶結構、電子結構等發生變化，賦予其豐富的磁、電性能。可以說，ABO₃型復合氧化物是開發強關聯電子體系磁電功能材料的“萬能母體”，使得人們對其顯示出巨大的研究熱情。