摻雜鈣鈦礦錳氧化物的制備、結(jié)構(gòu)及磁電性質(zhì).pdf

1、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)錳氧化物材料體系是一種典型的電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，其中同時(shí)存在復(fù)雜的電荷、自旋、軌道和晶格自由度的交互耦合作用，使得產(chǎn)生新穎的電子、自旋輸運(yùn)特性和多種奇異的性質(zhì)，其物理內(nèi)涵極為豐富，這一方面為研究揭示這些特定屬性提供了良好的研究對(duì)象，另一方面也為運(yùn)用這些屬性來構(gòu)筑特定功能材料和器件提供了很好的材料基礎(chǔ)和廣闊的應(yīng)用前景。 本論文中以鈣鈦礦結(jié)構(gòu)錳氧化物L(fēng)a0.67Sr0.33Mn1-xMoxO3(0≤x≤0.06)和La1-xS

2、rxFe0.5Mn0.5O3(0≤x≤1)體系作為研究對(duì)象，主要研究B位和A位的摻雜效應(yīng)、磁性離子之間的相互作用、以及摻雜誘導(dǎo)的材料磁性和電輸運(yùn)行為的機(jī)理。首先，采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法制備多晶樣品，為了制備出單相的高質(zhì)量的多晶樣品，我們?cè)谠囼?yàn)采用固相反應(yīng)法制備樣品的過程中，對(duì)其中的關(guān)鍵的工藝步驟如預(yù)燒、燒結(jié)和溫控等條件進(jìn)行綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)從而找到合理的制備工藝條件。其次，對(duì)樣品的晶體結(jié)構(gòu)、微結(jié)構(gòu)、磁性、電輸運(yùn)性質(zhì)及磁電阻效應(yīng)等物性進(jìn)行系統(tǒng)表征

3、和分析，獲得了一些有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)和研究結(jié)果。 本論文包括以下五個(gè)部分。 第一章首先簡(jiǎn)要地回顧了不同種類磁電阻效應(yīng)的材料、特點(diǎn)及其重要的應(yīng)用價(jià)值，然后簡(jiǎn)述了鈣鈦礦錳氧化物磁電阻材料的相關(guān)物性研究現(xiàn)狀和相關(guān)理論基礎(chǔ)，主要包括晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、磁結(jié)構(gòu)、磁性、電輸運(yùn)性質(zhì)、交換作用、極化子理論和相分離現(xiàn)象等，最后扼要地給出本文的研究目的、思路和研究?jī)?nèi)容。 第二章中首先介紹了多晶樣品的制備方法和工藝過程，其次介紹了樣品的各種

4、物性測(cè)試方法和技術(shù)，主要包括X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、差式掃描量熱儀(DSC)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、標(biāo)準(zhǔn)四探針法測(cè)電阻率和超導(dǎo)量子干涉儀器件(SQUID)磁學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。 第三章制備了Mo摻雜La0.67Sr0.33Mn1-xMoxO3(0≤x≤0.06)單相多晶樣品體系，系統(tǒng)研究了樣品的磁性、磁相變、電輸運(yùn)特性和磁電阻效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Mo低摻雜對(duì)La0.67Sr0.33MnO3的居里溫度影響很小，所有樣

5、品在室溫下都具有鐵磁性。相變點(diǎn)附近的臨界行為表明臨界指數(shù)值在平均場(chǎng)理論和三維海森堡模型和伊辛模型計(jì)算出的理論值之間，這表明材料中有大量的短程鐵磁序與長(zhǎng)程鐵磁序共存。Mo摻雜使室溫下的磁電阻效應(yīng)得到明顯增強(qiáng)，例如，摻入4％mol比的Mo使室溫磁電阻增加大于50％。磁化強(qiáng)度與溫度關(guān)系、電阻率與溫度關(guān)系等實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明Mo摻雜在La0.67Sr0.33MnO3鐵磁基態(tài)背景下誘導(dǎo)出團(tuán)簇自旋玻璃態(tài)行為，我們基于團(tuán)簇自旋玻璃態(tài)行為對(duì)磁電阻增強(qiáng)效應(yīng)作

6、出了合理的解釋。在低溫區(qū)(0.1<(T/Tc)<0.5)，電阻率隨溫度以p=P0+pnTn(2

7、.75范圍內(nèi)時(shí)，原來的理想的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)(Pm-3m)畸變?yōu)榱庑蔚拟}鈦礦結(jié)構(gòu)(R-3c)。且隨Sr摻雜量的增加，樣品的晶格常數(shù)和晶胞體積有所減小，多晶樣品的平均晶粒尺寸也有所減小。另外，不同的Sr摻雜水平誘導(dǎo)了系統(tǒng)中的磁性離子Fe和Mn的化合價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變，從而改變了不同價(jià)態(tài)的磁性離子Fe和Mn之間的不同類型交換作用的分配比例，導(dǎo)致系統(tǒng)在宏觀磁性上呈現(xiàn)出較復(fù)雜磁性演化特征。依據(jù)磁性離子Fe3+(3d5:t23ge2g)、Mn3+和Fe4+(3