Pr1-xCaxMnO3钙钛矿结构陶瓷磁电输运性质研究

论文摘要

基于钙钛矿结构稀土掺杂锰氧化物（R1-xMxMnO3,R=稀土元素,M=碱土元素）在磁存储和磁传感方面有广泛的应用前景,因而成为近年来凝聚态物理被着重研究的强关联电子体系。虽然人们在Pr1-xCaxMnO3薄膜样品中发现其具有庞磁致电阻（CMR）效应,但对CMR效应的起源,一直未取得一致认识。本文的研究主旨就在于讨论CMR效应的起源。本文采用传统固相烧结方法制备了Pr1-xCaxMnO3（x=0.1.0.3.0.5.0.7）钙钛矿结构锰氧化物陶瓷样品,并对其在磁场和电场下的直、交流输运性质做了系统研究。在电子相图中,x=0.3的成分,处于铁磁绝缘态和电荷有序反铁磁绝缘态的两相共存区,所以这一成分的样品具有CMR效应。通过测试加磁场和零场下的Ⅰ-Ⅴ曲线,得出了其居里温度为145K,这与用VSM测试的结果一致。通过测试交流加磁场与零场下的阻抗频谱可知,加磁场后样品的晶界电阻明显减小,而晶粒电阻几乎保持不变,这说明CMR效应来源于样品的晶界。为了确定晶界处的势垒高度,我们测试了样品在不同频率下的阻抗温谱,用拟合得出势垒高度为117meV,这与用直流R-T数据拟合得出的激活能一致。我们用“陷阱态”捕获与跃迁模型对该现象进行了初步解释。x=0.1、0.5、0.7三个成分的样品,我们同样测试了其直流Ⅰ-Ⅴ和交流阻抗频谱、阻抗温谱。只有x=0.1这个成分的样品,通过测试加磁场与零场下的Ⅰ-Ⅴ得出了其TC=125K,另外两个成分并没有得出其特征温度。三个成分的交流测试中,磁场对其晶界都没有调制作用,即晶界电阻都没有随着磁场强度的增加而减小。但是通过阻抗温谱,用Arrhenius定律均拟合出了三种成分样品的激活能,分别为x=0.1的激活能为149meV,x=0.5的激活能为55meV,x=0.7的激活能为59mev。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 掺杂稀土锰氧化物晶体结构
• 1.2 稀土锰氧化物中的相互作用
• 1.2.1 稀土锰氧化物中的晶场效应与Jahn-Teller作用
• 1.2.2 稀土锰氧化物中的双交换作用
• 1.3 钙钛矿锰氧化物材料磁、电输运特性概述
• 1.3.1 钙钛矿结构锰氧化物的庞磁致电阻效应（CMR）
• 1.3.2 钙钛矿结构锰氧化物的庞电致电阻效应（CER）
• 1.4 钙钛矿锰氧化物材料研究进展及其应用
• 1.5 本论文的选题依据和研究内容
• 第二章 样品制备和结构分析及性能测试
• 2.1 固相反应法
• 2.2 分析和表征
• 2.2.1 扫描电子显微镜（SEM）
• 2.2.2 X射线衍射（XRD）
• 2.2.3 振动样品磁强计（VSM）
• 2.2.4 磁、电输运性质测试
• 2.3 四线法和两面镀银两线法的比较
• 0.7Ca_0.3MnO₃陶瓷的磁电输运性质'>第三章 钙钛矿结构Pr_0.7Ca_0.3MnO₃陶瓷的磁电输运性质
• 0.7Ca_0.3MnO₃的制备及结构'>3.1 Pr_0.7Ca_0.3MnO₃的制备及结构
• 0.7Ca_0.3MnO₃电输运特性结果及实验讨论'>3.2 Pr_0.7Ca_0.3MnO₃电输运特性结果及实验讨论
• 0.7Ca_0.3MnO₃直流电输运特性'>3.2.1 Pr_0.7Ca_0.3MnO₃直流电输运特性
• 0.7Ca_0.3MnO₃交流电输运特性'>3.2.2 Pr_0.7Ca_0.3MnO₃交流电输运特性
• 3.3 小结
• 1-xCa_xMnO₃（x=0.1,0.5,0.7）陶瓷的磁电输运性质'>第四章 钙钛矿结构Pr_1-xCa_xMnO₃（x=0.1,0.5,0.7）陶瓷的磁电输运性质
• 1-xCa_xMnO₃（x=0.1,0.5,0.7）多晶陶瓷的制备及结构'>4.1 Pr_1-xCa_xMnO₃（x=0.1,0.5,0.7）多晶陶瓷的制备及结构
• 1-xCa_xMnO₃（x=0.1,0.5,0.7）电输运特性结果及实验讨论'>4.2 Pr_1-xCa_xMnO₃（x=0.1,0.5,0.7）电输运特性结果及实验讨论
• 0.9Ca_0.1MnO₃直流电输运特性'>4.2.1 Pr_0.9Ca_0.1MnO₃直流电输运特性
• 0.9Ca_0.1MnO₃交流电输运特性'>4.2.2 Pr_0.9Ca_0.1MnO₃交流电输运特性
• 4.3
• 0.5Ca_0.5MnO₃和Pr_0.3Ca_0.7MnO₃的直流电输运特性'>4.3.1 Pr_0.5Ca_0.5MnO₃和Pr_0.3Ca_0.7MnO₃的直流电输运特性
• 0.5Ca_0.5MnO₃和Pr_0.3Ca_0.7MnO₃的交流电输运特性'>4.3.2 Pr_0.5Ca_0.5MnO₃和Pr_0.3Ca_0.7MnO₃的交流电输运特性
• 4.4 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录：攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢