Fe位Ga摻雜對Sr2FeMoO6磁性及磁輸運性質(zhì)的影響.pdf

1、近年來,由于發(fā)現(xiàn)Sr2FeMoO6在室溫具有高達5％(H=1T)的磁電阻效應,引起了人們對這類雙鈣鈦礦氧化物的研究興趣,能帶結(jié)構(gòu)計算表明,理想的Sr2FeMoO6化合物是半金屬鐵磁體,而且其居里溫度高出室溫近100℃,以上特點使得Sr2FeMoO6成為可以用于室溫的自旋電子學器件的理想候選材料。摻雜是改變材料物理性質(zhì)的有效手段,本文選擇了對Sr2FeMoO6的B位Fe離子進行摻Ga來改變材料內(nèi)部的磁性相互作用。本文要利用傳統(tǒng)的固相反應法

2、合成Sr2Fe1-xGaxMoO6(0≤x≤0.6)系列的多晶樣品,并且對該系列樣品的磁性及磁輸運性質(zhì)進行相關測試。X射線衍射(XRD)分析表明,Ga離子的摻入沒有引入雜相,但隨著摻入的Ga離子含量的增加,B位的陽離子有序度降低。這影響了體系的磁性,具體表現(xiàn)為抑制了Sr2FeMoO6中的鐵磁性,在整個系列樣品中觀察到了多種不同磁性相之間的轉(zhuǎn)換。在低摻雜部分,樣品還呈現(xiàn)出與Sr2FeMoO6相同的長程鐵磁有序,但是居里溫度TC隨x的增加而

3、迅速降低。當x=0.3和x=0.4時,由于非磁性Ga離子的增多和陽離子有序度的降低,樣品中的長程鐵磁有序被分割為鐵磁團簇,而B位無序度的增加導致了樣品中反鐵磁含量的增加。由于鐵磁/反鐵磁的競爭,低溫區(qū)域中出現(xiàn)無序的自旋玻璃相,存在凍結(jié)溫度Tf,這種自旋玻璃叫做再入自旋玻璃,從另一種分類上也叫團簇玻璃。隨Ga含量的進一步增加,樣品中的鐵磁成分繼續(xù)減小,從而居里溫度TC繼續(xù)降低,這時體系中出現(xiàn)了經(jīng)典自旋玻璃相。當x=0.6時,由于Fe含量的

4、降低,樣品中的鐵磁成分已經(jīng)很少,這時順磁相向鐵磁相的轉(zhuǎn)變已經(jīng)消失,但在低溫區(qū)域觀測到了反鐵磁的轉(zhuǎn)變溫度Tf,值的注意的是在x=0.4的樣品中出現(xiàn)了交換偏置現(xiàn)象,交換偏置由于其在基礎研究有著豐富的物理內(nèi)涵,而應用研究具有明確的應用目標和廣闊的市場前景,而成為近幾年的一個研究熱點,但在雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物SFMO中發(fā)現(xiàn)交換偏置現(xiàn)象還是首次。本文對該體系的磁輸運性質(zhì)也進行了相應的測試和分析,所有樣品都表現(xiàn)為半導體行為,在測量溫區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)金屬

5、-半導體的轉(zhuǎn)變,但隨Ga含量的增加樣品的電阻升高,并對溫度的依賴程度變大,尤其是低溫部分。由于所有的樣品都是采用相同的工藝條件制備的,晶粒尺寸和晶粒邊界應該不會有大的不同,所以磁電阻率隨Ga含量的變化主要是陽離子有序度的降低,反位缺陷的增加引起的。x＜0.3的樣品的低場磁電阻(LFMR)明顯提高,Ga的摻入形成了非磁性的-Mo-O-Ga-O-Mo-,它作為自旋相關散射的勢壘減弱了亞鐵磁有序的磁相互作用,使得磁矩變小,并且趨向不再一致,這