锰掺杂钛酸锶(SrTiO3)的介电与磁特性：低温多玻璃态相变研究

本文推荐研究者采用水热-烧结混合法成功合成A位锰掺杂Sr1-xMnxTiO3（x=0.05），通过XRD和XPS证实Mn2+对Sr位点的取代。创新性发现50 K附近介电损耗峰（relaxor特性）与磁化率异常协同出现，揭示该体系存在无序多玻璃态（multiglass）相变，为钙钛矿氧化物中磁电耦合机制研究提供新思路。

　　

Highlight

锰掺杂在顺磁绝缘体SrTiO₃中诱导出令人着迷的磁电无序态。本研究通过混合水热法合成Sr_0.95Mn_0.05TiO₃，发现50 K附近介电损耗呈现类弛豫体（relaxor）特征峰，同时磁化测量显示同温度区间的异常行为。这些现象共同指向~50 K以下无序磁电相的形成，为探索新型多铁材料开辟道路。

Results and Discussions

X射线衍射（XRD）证实样品保持立方钙钛矿结构（空间群Pm-3m），但高角度衍射峰偏移揭示Mn掺杂引起晶格收缩（见图1a）。X射线光电子能谱（XPS）在641.8 eV处的特征峰明确Mn²⁺的化学态。介电谱显示损耗峰随频率移动符合Arrhenius关系（激活能~66 meV），而10 K等温磁化曲线呈现非饱和特征且无磁滞，这些"冻结"行为暗示自旋-偶极子的协同无序化。

Conclusions

本研究不仅建立了锰掺杂SrTiO₃的相纯合成新方法，更重要的是发现其低温下独特的磁电共存态。50 K附近的协同相变、非饱和磁化等特征，使该体系成为研究无序多玻璃态（multiglass）的模型材料，对未来开发磁电耦合器件具有启示意义。