1、長期以來，材料中的自旋玻璃行為是材料物理和凝聚態(tài)物理的研究熱點和難點，并在磁性材料的應(yīng)用領(lǐng)域中占據(jù)著重要的地位。由于目前的理論方法和實驗手段主要局限于材料平衡態(tài)的研究，因此根源于非平衡態(tài)的自旋玻璃行為及其相關(guān)材料的磁性特征就很難被全面、準(zhǔn)確、定量地表達(dá)。本論文在該研究背景下，選取兩種重要的氧化鐵材料（三氧化二鐵和四氧化三鐵）作為主要研究對象，采用水熱法制備出不同形貌和結(jié)構(gòu)的單晶、多晶、非晶自旋玻璃態(tài)產(chǎn)物，并利用超導(dǎo)量子干涉儀對產(chǎn)物的磁性

2、能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　本論文研究成果主要包括以下六個方面:
　　(1)通過一步水熱法制備出了具有室溫自旋玻璃行為的α-Fe2O3單晶納米片。磁性能研究發(fā)現(xiàn)，在低于室溫的任一溫度下，該納米片都表現(xiàn)出近乎相等的矯頑力和剩余磁化強度值。此外，在這些納米片中還觀察到了超自旋玻璃態(tài)和超鐵磁態(tài)特征。
　　(2)在所制備的α-Fe2O3單晶棱柱中觀察到了反常的再入型Morin相變行為，即在升降溫過程中體系發(fā)生了兩次Morin相變

3、。磁性能研究發(fā)現(xiàn)，體系中兩種尺寸的顆粒以及顆粒界面處自旋過渡層的自旋玻璃行為導(dǎo)致了再入型Morin相變的發(fā)生。
　　(3)通過對α-Fe2O3單晶立方體的磁性能研究發(fā)現(xiàn)，立方體的表面“磁死層”并不是通常所認(rèn)為的磁鈍化層，而是具有顯著順磁性或亞鐵磁性的磁活性層，從而對體系的熱磁曲線、高場磁滯回線以及交換偏置效應(yīng)產(chǎn)生了決定性的影響。(4)在多晶α-Fe2O3空心球中觀察到了較大的高場磁化強度值(＞10 emu/g)和反常的熱剩磁行為，

4、進(jìn)而提出了α-Fe2O3中的一種新型的磁性機制，即:當(dāng)α-Fe2O3材料的初級粒子尺寸較小并存在著大量的懸鍵時，粒子表面或界面處的自旋玻璃行為會使材料表現(xiàn)出有別于宏觀塊體α-Fe2O3材料的較強的鐵磁性特征，從而拓展了α-Fe2O3在自旋電子學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
　　(5)利用一步水熱法制備出了一系列具有不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的α-Fe2O3非晶基自旋玻璃，并系統(tǒng)研究了其生長機理和晶相轉(zhuǎn)變過程。磁性能研究發(fā)現(xiàn)，非晶基自旋玻璃中的納米晶相不但可以

5、在保證非晶基體基本磁性特征不變的基礎(chǔ)上顯著提升體系的磁化強度值，而且會在低溫下與自旋玻璃基體間發(fā)生交換耦合作用，產(chǎn)生交換偏置效應(yīng)，同時還會由于其自身的難磁化特點而在體系中產(chǎn)生小環(huán)效應(yīng)，這兩種效應(yīng)協(xié)同作用使體系最終產(chǎn)生了顯著的磁滯回線偏移現(xiàn)象。
　　(6)通過對所制備的兩種氧化鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)（Fe3O4@α-Fe2O3立方體和Fe3O4@Ag球體）的磁性能研究發(fā)現(xiàn)，異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面處的晶格不匹配會造成自旋磁矩間的混亂與阻挫（即自旋玻璃行為）