论文摘要
早在20世纪50年代,有关A2B’B"O6型双钙钛矿氧化物的合成和物性研究已开始见诸报道。90年代末,在该体系中发现了一系列诸如非常规高温超导和室温隧穿型巨磁阻效应,从而使得双钙钛矿氧化物体系的研究在理论和实验两个方面都受到了高度的关注,迄今已成为凝聚态物理中一个十分活跃的前沿研究领域。1997年吴茂昆报道了一种不含铜氧面的双钙钛矿材料Sr2YRu1-xCuxO6 ,其超导温度为30 K,属于高温超导体,并且具有一些特殊的磁性质如低温磁有序和自旋玻璃态等。其后Kobayashi等人于1998年发现双钙钛矿材料Sr2FeMoO6在室温下（300K）具有10%的隧穿磁电阻效应,因此双钙钛矿型氧化物体系被认为是目前具有广阔应用前景的巨磁阻材料的典型代表。此外从理论角度上看,在双钙钛矿氧化物体系中具有不同的电子组态的B’和B"位离子可以提供丰富的化学变换组合以及由此带来的离子间不同类型的交换相互作用,从而为各类电子强关联物理现象的探索研究提供了一个具有重大学术价值的研究对象。本论文通过双钙钛矿型氧化物A2B’B"O6与单钙钛矿型氧化物ABO3的类比,回顾总结了已有关于A2B’B"O6双钙钛矿型氧化物体系的若干重要的研究成果与最新进展。利用固相反应技术合成了双钙钛矿Ba2YRu1-xCuxO6,高温超导体Ba2YCu3O7和双钙钛矿型Ba2NiMoO6氧化物体,并且对这两个体系的结构、磁性和电输运性质进行了系统的研究,获得了若干有价值的研究结果:首先,成功用固相烧结工艺合成了YBa2Cu3O7-δ陶瓷样品,用多晶X射线技术对样品的物相成分进行分析, YBa2Cu3O7-δ样品X射线衍射谱与理论模拟多晶样品X射线标准谱比较显示样品单相已经形成. X射线的实验结果表明:样品属于正交晶系,晶体空间群为Pmmm（a=3.817（?）,b=3.883（?）, c=11.633（?））,氧气氛下退火对样品的晶胞参数影响很小。样品电阻随温度变化曲线表明样品中氧的含量对超导转变温度起着关键性的作用.利用美国量子设计（Quantum Design Co.）的物性测量系统（PPMS）测量了样品的磁化强度随温度的变化曲线,实验结果表明样品具有明显的迈斯納（Meissner）效应,在超导转变温度下,样品逐步进入理想的完全反磁性宏观量子状态。利用标准四探针技术对Ba2YRu1-xCuxO6进行电阻测量证实母体Ba2YRuO6为绝缘体,Cu掺杂的使电阻率降低,并呈现由绝缘体向半导体的转变;验证一个重要的现象,超导和磁现象共存。此外,合成的系列化合物Ba2NiMoO6具有明显二维层状特征的双倍周期钙钛矿结构,空间群为Pm3m （No. 221）,属于立方晶系。Ba2NiMoO6晶胞参数（a=b=c=8.018?）。X线衍射图式的理论计算表明,当Ba2NiMoO6中的Ni离子和Mo离子分别有序占据4a（0,0,0）和4b（1/2, 1/2,1/2）原子等效位置时,将可观察到有序双钙钛结构的（1 1 1）（3 1 1）超晶格衍射峰,并得到了X线衍射实验图谱的证实。利用测量样品室温下电子顺磁共振（ESR）吸收曲线,由实验值可以计算出朗德因子（g=1.3）。通过振动样品磁强计（VSM）测量室温下样品磁化强度与磁场强度关系,结果显示室温下样品呈现顺磁行为。并通过A位的替代,增强Ba2NiMoO6的偶极运动,使剩余极化得到提高。陶瓷样品在室温下呈现顺磁行为,在A位掺杂La时,使得部分Ni2+离子成为Ni1+离子,从而引起磁化率下降Ni离子的有效磁矩减小。