摻雜鈣鈦礦錳氧化物的制備、結(jié)構(gòu)與磁性.pdf

1、鈣鈦礦錳氧化物由于其獨(dú)特的物理性質(zhì)和潛在的應(yīng)用前景而成為人們的研究熱點(diǎn)。 一、本文以擇優(yōu)摻雜的La0.67Ca0.33MnO3為母相，選擇兩種方式在A位摻雜：1.選擇與Ca2+離子半徑(1.34(A))相差極小的Na+離子(1.39(A))替代Ca2+離子，且改變了Mn3+/Mn4+比例；2.選擇與Ca2+離子半徑(1.34(A))相差較大的Mg2+離子(0.72(A))和Zn2+離子(0.74(A))替代Ca2+離子，且能固定

2、Mn3+/Mn4+比例為2:1。用固相法制備了上述系列樣品，并用FullProf_Suite軟件進(jìn)行Rietveld精修，系統(tǒng)研究了材料的結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)，結(jié)論如下： (1)對(duì)于La0.67Ca0.33-xNaxMnO3系列樣品，在1573K下燒結(jié)得到的樣品中，摻雜量x≥0.16的樣品主相是鈣鈦礦相，正交結(jié)構(gòu)，空間群pbnm，次相為微弱的Mn3O4相，四方結(jié)構(gòu)，空間群為I41/amd；x=0.12的樣品為單相正交結(jié)構(gòu)，空間群pbnm

3、。隨Na摻雜量的增加，鈣鈦礦相的晶格常數(shù)基本呈增大趨勢(shì)；A位平均離子半徑、容差因子t單調(diào)增大，樣品的穩(wěn)定性逐漸提高，而單電子能帶寬度基本呈減小趨勢(shì)，樣品磁性基本呈增強(qiáng)趨勢(shì)，這是因?yàn)镹a摻雜量較大時(shí)，Mn4+含量增加，Jahn-Teller效應(yīng)減弱，在電-聲子耦合作用和雙交換作用的競(jìng)爭(zhēng)中，雙交換作用占主導(dǎo)地位，樣品表現(xiàn)出鐵磁性。在1673K下燒結(jié)得到的系列樣品中，Na含量為x=0.12的多晶樣品為正交結(jié)構(gòu)，空間群pbnm，表現(xiàn)為順

4、磁性；Na含量為x=0.16，0.18，0.20的樣品發(fā)生了結(jié)構(gòu)畸變，表現(xiàn)出鐵磁性?？傮w上看隨摻雜濃度的增大，樣品出現(xiàn)鐵磁態(tài)，且鐵磁性逐漸增強(qiáng)。綜合兩系列樣品可見(jiàn)，適當(dāng)調(diào)節(jié)燒結(jié)溫度，可以改變樣品磁性能。Na+離子(1.39A)的引入，增強(qiáng)了樣品的磁性，并且在成相條件下燒結(jié)溫度較低時(shí)樣品磁性較強(qiáng)。 (2)La0.67Ca0.33-xMgrMnO3和La0.67Ca0.33-xZnxMnO3兩系列樣品中，摻雜量為x=0.10，0.1

5、5，0.20的樣品主相是鈣鈦礦相，正交結(jié)構(gòu)，空間群pbnm，次相為微弱的Mn3O4相，四方結(jié)構(gòu)，空間群為I41/amd；其余摻Mg量為x=0.00，0.05，0.075和摻Zn量為x=0.025，0.05的樣品均為單相正交結(jié)構(gòu)，空間群pbnm。隨摻雜量的增加，在A位Mg2+離子(0.72(A))、Zn2+離子(0.74(A))半徑均比Ca2+離子半徑(1.34(A))明顯小的情況下，兩系列樣品鈣鈦礦相的晶格常數(shù)a、b、c和晶格體積V均反

6、常增大，A位平均離子半徑、容差因子t單調(diào)減小和適配度σ2單調(diào)增加，由晶格的不匹配造成的品格畸變逐漸增強(qiáng)，樣品的穩(wěn)定性逐漸減弱，磁導(dǎo)率減小。 二、本文研究了用固相法制備La1.4-xRxSr1.6Mn2O7和R2-2xSr1+2xMn2O7(R=Nd，Er)雙層鈣鈦礦錳氧化物的成相規(guī)律，實(shí)驗(yàn)表明： 1.樣品的成相溫度均在1723K以上； 2.摻雜量越大，樣品形成單相Sr3Ti2O7型雙層鈣鈦礦結(jié)構(gòu)越困難；