钙钛矿结构锰氧化物La0.67-xRxCa0.33MnO3中的电磁性质及红外吸收

论文摘要

本论文系统地研究了具有巨磁电阻效应钙钛矿型锰氧化物La0.67-xRxCa0.3MnO3（R=Pr,Y,Ho,Gd,Dy）中的电磁性质及红外吸收。通过对La0.67-xPrxCa0.3MnO3（x=0～0.67）零场和加场下电磁性质的研究,发现随着Pr对La的逐渐替代,化合物中出现铁磁相、电荷有序相、反铁磁相共存的现象,且相应的转变温度随Pr的含量成规律性变化。当Pr含量较少（x<0.4）时,样品随着温度的降低发生绝缘态-金属态的转变,Pr含量较高时（x>0.5）,样品电阻率随温度降低而单调增加。发现电阻率在电荷有序转变温度附近有明显跃变,而外加磁场会抑制电荷有序相的产生,使金属-绝缘态转变温度向高温处移动。不同温度区域的电阻率曲线符合不同模型的拟合,拟合结果与实验数据符合很好。通过对含Pr样品红外吸收光谱的研究,发现了频率在～530cm-1处的吸收峰,我们分析这一吸收峰跟物质的铁磁性密切相关。研究了来源于Mn-O键径向振动的拉伸模式吸收峰,由于相分离现象会造成该吸收峰的劈裂,劈裂的尺度达到～45cm-1。通过红外吸收谱研究了不同温度下样品的有效载流子密度,其变化规律对应于铁磁金属态-顺磁绝缘态转变。通过研究离子半径相近的磁性离子Ho3+和非磁性离子Y3+对La0.67Ca0.3MnO3中La的替代,发现样品具有丰富的电磁性质,出现铁磁序和反铁磁序共存的磁性相分离现象。使得相同掺杂含量下,含Y样品的磁化强度比含Ho的低,而电阻率则比含Ho样品的高,我们根据磁性离子之间的耦合作用对此给出了解释。在对红外光谱的分析中发现了磁性相分离造成的Mn-O键吸收峰的劈裂。通过研究重稀土元素Dy和Gd对La0.67Ca0.3MnO3中La的替代,发现样品中出现自旋团簇玻璃态及亚铁磁态。在x=0.2,0.3时,样品的磁化强度出现补偿温度现象,这是亚铁磁性的一个重要特征,我们用双晶格模型作出解释。红外吸收光谱分析发现Mn-O键长吸收峰的形状、位置稳定,没有分裂迹象;与铁磁性相关的～530cm-1处的吸收峰减弱到几乎消失。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 磁电阻效应
• 1.2.1 磁电阻效应
• 1.2.2 磁电阻效应的类型
• 1.3 钙钛矿锰氧化物的研究概述
• 1.3.1 钙钛矿晶体结构
• 1.3.2 电子结构
• 1.3.3 磁结构
• 1.3.4 电输运特性
• 1.3.5 CMR 效应及其物理机制
• 1.3.6 取得的成果及存在的问题
• 1.4 本论文的主要工作
• 参考文献
• 第二章 样品的制备及物性表征
• 2.1 样品的制备方法
• 2.1.1 原料的预处理
• 2.1.2 多晶样品的制备
• 2.2 结构及物性表征
• 2.2.1 结构表征
• 2.2.2 磁性能测量
• 2.2.3 电输运性能测量
• 2.2.4 红外光谱测量
• 2.3 红外光谱分析
• 2.3.1 红外光谱简介
• 2.3.2 傅立叶变换红外光谱仪的基本原理
• 2.3.3 应用领域
• 2.3.4 红外光谱在钙钛矿锰氧化物中的应用
• 2.3.5 钙钛矿结构中的晶格振动模式
• 参考文献
• 0.67-XPr_XCa_0.33MnO₃的电磁性质与红外吸收'>第三章 La_0.67-XPr_XCa_0.33MnO₃的电磁性质与红外吸收
• 3.1 样品的制备
• 3.2 结构表征
• 3.3 样品的磁性质及输运特性
• 3.3.1 磁性质
• 3.3.2 电荷有序
• 3.3.3 电输运性质
• 3.3.4 巨磁电阻效应
• 3.4 红外光谱吸收性质
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 0.67-X（Y/Ho）_XCa_0.33MnO₃的电磁性质及红外吸收'>第四章 La_0.67-X（Y/Ho）_XCa_0.33MnO₃的电磁性质及红外吸收
• 4.1 样品的制备及晶体结构
• 4.1.1 样品的制备
• 4.1.2 晶体结构
• 4.2 电磁性能
• 4.2.1 样品的磁性质
• 4.2.2 电输运性质
• 4.2.3 巨磁电阻效应
• 4.3 红外吸收光谱分析
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 0.67-X（Dy/Gd）_XCa_0.33MnO₃的电磁性质及红外吸收'>第五章 La_0.67-X（Dy/Gd）_XCa_0.33MnO₃的电磁性质及红外吸收
• 5.1 样品的制备及晶体结构
• 5.1.1 多晶样品的制备
• 5.1.2 晶体结构
• 5.2 电磁特性
• 5.2.1 磁性质
• 5.2.2 电输运性质
• 5.3 红外吸收光谱
• 5.4 本章小节
• 参考文献
• 第六章 结论
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果