钙钛矿锰氧化物多晶的结构及电磁性能研究

论文摘要

本文介绍了钙钛矿锰氧化物的研究进展、基本结构、强关联体系中的主要理论以及样品制备原理和实验方法。采用传统的高温固相反应法制备ABO3型和A3B2O7型钙钛矿锰氧化物多晶样品。利用X射线衍射（XRD）、超导量子干涉仪（SQUID）和标准四端引线等方法对样品的结构、磁性、电性以及磁电阻效应进行研究。主要研究内容如下：ABO3型系列样品（La1-xGdx）0.5Sr0.5Mn03（x=0,0.1,0.2,0.3,0.4）的物性研究表明：系列样品均为立方钙钛矿结构,空间群为Pm3m。Gd的少量替代并没有引起结构变化；当0≤x≤0.2时,样品显示出铁磁金属态（FMM）到顺磁绝缘态（PMI）的转变；当0.3≤x≤0.4时,样品显示出反铁磁绝缘态（AFMI）到顺磁绝缘态（PMI）的转变。随着x的增加所有样品的居里温度Tc和金属-绝缘体转变温度Tp都降低,在Tc附近发现了磁电阻效应,同时在低温下发现了更大的磁电阻,并且Gd的少量替代可使磁电阻增大。A3B207型的两个系列层状锰氧化物La1.2-xRxSr1.8Mn2O7（R=Tb、Y, x=0,0.05,0.1,0.15,0.20）的物性研究表明：在系列多晶样品La12Sr1.8Mn2O7中掺杂半径较小的Tb3+和Y3+离子,都会引起衍射峰小角度的向右偏移,某些样品在衍射角大约30。左右会出现一小杂峰,但整体而言,衍射图谱中出现其他相的衍射峰较少,样品成相质量较好,其晶体结构为Sr3Ti207型,空间群为I4/mmm。由M-T曲线可以看出：当x≤0.05时,两个系列样品在低温下均为铁磁性,随着温度升高,磁性变弱,样品出现二维和三维的磁转变,并且在高温时有一个弱的转变峰。另外,两个系列样品中,掺杂含量为0.05时都出现了自旋玻璃行为。当x≥0.1时,两个系列样品的磁性变弱,铁磁性消失。热磁曲线上出现多个拐点。由p-T曲线可以看出,La1.2-xTbxSr1.8Mn2O7系列样品在x≤0.1时,发生金属-绝缘体转变。在居里温度附近的磁电阻值最大,分别为74%、94%和85%。当x≥0.15时,样品在整个温区内表现为绝缘态的性质,磁电阻值在低温时最大分别为86%和89%。而La1.2-xYxSr1.8Mn2O7系列样品在x<0.05时发现金属-绝缘体转变,最大磁电阻值分别为91%和97%,x≥0.1的样品在整个温区内都显示绝缘体的性质,最大磁电阻值出现在低温,其中x=0.1的样品磁电阻最值高达99%。我们认为发生在居里温度附近的磁电阻为伴随铁磁-顺磁相变的本征CMR磁电阻,低温下发现的磁电阻为非本征的颗粒间磁电阻效应,来源于多晶晶界处传导电子的自旋极化隧穿和散射。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 钙钛矿锰氧化物概述
• 1.1.1 钙钛矿锰氧化物的发展
• 1.1.2 钙钛矿锰氧化物基本的晶体和电子结构
• 1.1.3 钙钛矿锰氧化物的电荷/轨道有序相和自旋玻璃行为
• 1.2 钙钛矿锰氧化物涉及的一些基本理论
• 1.2.1 超交换相互作用模型
• 1.2.2 双交换相互作用模型
• 1.2.3 Jahn-Teller效应模型
• 1.2.4 氧化物中的相分离模型
• 1.2.5 极化子理论模型
• 1.3 本论文的选题意义及主要研究内容
• 1.3.1 选题意义
• 1.3.2 主要研究的内容
• 2 实验方法
• 2.1 多晶样品的制备
• 2.2 样品表征方法及其原理
• 1-xGd_x)_0.5Sr_0.5MnO₃的结构及磁电性能研究'>3 钙钛矿锰氧化物(La_1-xGd_x)_0.5Sr_0.5MnO₃的结构及磁电性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验过程
• 3.3 结果和讨论
• 3.4 本章小结
• 1.2-xTb_xSr_1.8Mn₂O₇系列多晶的物性研究'>4 层状锰氧化物La_1.2-xTb_xSr_1.8Mn₂O₇系列多晶的物性研究
• 4.1 引言
• 1.2-xTb_xSr_1.8Mn₂O₇系列多晶样品的制备及结构分析'>4.2 La_1.2-xTb_xSr_1.8Mn₂O₇系列多晶样品的制备及结构分析
• 4.2.1 样品的制备
• 4.2.2 多晶样品的精修方法及步骤
• 4.2.3 样品的结构分析
• 1.2-xTb_xSr_1.8Mn₂O₇系列样品的磁性研究'>4.3 La_1.2-xTb_xSr_1.8Mn₂O₇系列样品的磁性研究
• 1.2-xTb_xSr_1.8Mn₂O₇系列样品的电性和磁电阻性质研究'>4.4 La_1.2-xTb_xSr_1.8Mn₂O₇系列样品的电性和磁电阻性质研究
• 4.5 本章小结
• 1.2-xY_xSr_1.8Mn₂O₇系列多晶的物性研究'>5 层状锰氧化物La_1.2-xY_xSr_1.8Mn₂O₇系列多晶的物性研究
• 5.1 引言
• 5.2 样品的制备
• 5.3 结构的分析
• 5.4 样品的磁性
• 5.5 样品的电性
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢