氧含量对LaMnO3-δ的结构、磁性和输运性质的影响

论文摘要

人们期望常温、低磁下得到较大庞磁阻,对掺杂钙钛矿锰氧化物,Mn3+和Mn4+混价系统进行了大量研究,关于Mn2+离子在钙钛矿结构中与其它Mn价离子的作用的研究比较少。我们想通过改变LaMnO3的氧含量,研究不同价态Mn离子间的作用,重点考察Mn2+的引入对磁性的影响。我们通过传统固相烧结得到LaMnO3.10样品,然后在气氛退火方式制备出不同氧含量的LaMnO3±δ系列样品。使用碘滴定的方法来确定氧含量及Mn的平均价态。XRD测试表明LaMnO3.10、LaMnO3.00都是很好的单相多晶样品。LaMnO2.92非单相,主要是LaMnO3.00的钙钛矿结构,同时又存在氧空位形成MnO4的四面体结构,在空间形成链状和层状结构。对LaMnO3±δ系列样品进行了直流磁化强度以及磁滞回线的测试,发现随着氧含量由3.10降到3.00,经历了由铁磁有序到A型反铁磁的转变。在LaMnO2.92样品中,低温存在铁磁与反铁磁的混相,我们认为铁磁来源于Mn3+-O2--Mn2+间的作用。在低温LaMnO2.92样品磁滞回线中首次发现了交换偏置现象,这是由于Mn3+-O2--Mn2+铁磁区域与Mn3+-O2-Mn3+反铁磁区域的界面作用。结合文献报道的低温结构变化,根据ZFC曲线,我们认为在低温存在反铁磁到铁磁的转换。电阻率测试发现LaMnO3.10为半导体,LaMnO2.92、LaMnO3.00室温下为绝缘体,但由于Mn3+-O2--Mn2+铁磁作用的影响,电阻率比LaMnO3.00明显降低。使用光浮区法生长出LaMnO3晶体,通过晶体表面形状、扫描电镜图都表明晶体有明显的生长取向性、X射线衍射得到劳厄斑,证明样品为单晶,但存在孪晶。对LaMnO3晶体磁性测试,发现各向异性,与多晶样品存在明显差异。在高温比热测试中,多晶与晶体样品,表现出不同的峰值,对应着结构相变。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 钙钛矿锰氧化物的结构及磁学特性
• 1.2.1 钙钛矿锰氧化物基本结构
• 1.2.2 晶场效应与Jahn-Teller畸变
• 1.2.3 钙钛矿锰氧化物的自旋、电荷有序
• 1.3 国内外在该方向的研究现状
• 1-xA_xMnO₃掺杂的研究'>1.3.1 La_1-xA_xMnO₃掺杂的研究
• 3±δ的研究'>1.3.2 LaMnO_3±δ的研究
• 1.4 本论文的研究目的和意义
• 3±δ的制备及结构'>第2章 多晶LaMnO_3±δ的制备及结构
• 3±δ系列样品的制备'>2.1 LaMnO_3±δ系列样品的制备
• 3.10的制备'>2.1.1 LaMnO_3.10的制备
• 3.00化学计量样品的制备'>2.1.2 LaMnO_3.00化学计量样品的制备
• 3-δ样品的制备'>2.1.3 LaMnO_3-δ样品的制备
• 2.2 XRD测试及结构分析
• 2.3 碘滴定测定氧含量
• 2.4 红外（IR）吸收光谱测试及分析
• 2.4.1 红外吸收光谱简介
• 2.4.2 IR测试结果分析
• 2.5 X射线光电子能谱（XPS）测试及分析
• 2.6 本章小结
• 3±δ磁性及输运性质研究'>第3章 多晶LaMnO_3±δ磁性及输运性质研究
• 3.1 直流磁化强度的测试与分析
• 3.1.1 直流磁化强度的测试
• 3.1.2 直流磁化强度的分析
• 3.2 磁滞回线的测试与分析
• 3.2.1 磁滞回线的测试
• 3.2.2 磁滞回线的分析
• 2.92低温交换偏置现象'>3.3 LaMnO_2.92低温交换偏置现象
• 2.92低温反铁磁─铁磁转换'>3.4 LaMnO_2.92低温反铁磁─铁磁转换
• 3±δ样品的电输运性质研究'>3.5 LaMnO_3±δ样品的电输运性质研究
• 3.5.1 电阻率的测试与分析
• 3.5.2 磁电阻效应的研究
• 3.6 本章小结
• 3晶体生长及磁性研究'>第4章 LaMnO₃晶体生长及磁性研究
• 4.1 晶体生长概述
• 4.1.1 晶体生长方法概述
• 4.1.2 浮区法生长晶体简介
• 3晶体生长'>4.2 LaMnO₃晶体生长
• 4.2.1 实验装置
• 4.2.2 料棒的制备
• 3晶体'>4.2.3 光浮区法生长LaMnO₃晶体
• 3样棒的表征'>4.3 LaMnO₃样棒的表征
• 4.4 X射线衍射测试
• 4.5 样品的性质测试
• 4.5.1 电子分散X-射线光谱分析（EDS）
• 4.5.2 样品的比热测试
• 3晶体的磁性测试及研究'>4.5.3 LaMnO₃晶体的磁性测试及研究
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢