A位摻雜對(duì)鈣鈦礦錳-鈷氧化物的物性影響研究.pdf

1、鈣鈦礦錳氧化物和鈷氧化物因其各自獨(dú)特的物理性質(zhì)，以及在自旋電子學(xué)器件方巨大的應(yīng)用前景，在鈣鈦礦材料被發(fā)現(xiàn)以來(lái)便一直是ABO3結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域中存在的熱點(diǎn)。在本論文中，對(duì)半摻雜鈣鈦礦錳氧化物L(fēng)a0.5Sr0.5MnO3/Dy0.5Sr0.5MnO3母相和鈣鈦礦鈷氧化物L(fēng)aCoO3母相作為研究對(duì)象，對(duì)其A位進(jìn)行元素?fù)诫s，通過(guò)調(diào)節(jié)摻雜量和元素變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的物性，主要是磁電性質(zhì)方面的調(diào)控研究，深入探討物性發(fā)生的變化原因和本質(zhì)。具體內(nèi)容如下:

2、r>　　第一章，介紹了鈣鈦礦錳氧化物和鈷氧化物的基本物理性質(zhì)和相圖，并對(duì)其中經(jīng)典的摻雜鈣鈦礦材料進(jìn)行了部分介紹，對(duì)其中一些基本概念進(jìn)行了詳細(xì)的解釋，并介紹了目前兩者研究中的具體現(xiàn)狀。
　　第二章，制備了A位多元摻雜La0.3Ce0.2CaxSr0.5-xMnO3多晶塊材樣品，并研究了其隨著摻雜量的變化的磁電性質(zhì)。樣品的磁性數(shù)據(jù)結(jié)果和電阻率數(shù)據(jù)結(jié)果表明，在鐵磁轉(zhuǎn)變居里溫度Tc以下，樣品的電阻率仍然增大并在低溫段出現(xiàn)了最大值Tmax，

3、對(duì)應(yīng)于體系中三價(jià)離子Ce3+本身的磁有序形成溫度。而隨著摻雜量的增大，在x=0.15前，樣品的電阻率最大值溫度基本保持不變，在摻雜量大于0.15之后，Ce3+離子的磁有序形成溫度逐漸降低，表明了體系中出現(xiàn)了Ce離子的化合價(jià)變化。隨著電子從Ce離子轉(zhuǎn)移到Mn離子，樣品的磁電性質(zhì)也出現(xiàn)了對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)變。綜合以上現(xiàn)象，認(rèn)為在摻雜量在一定程度時(shí)，樣品體系中的化學(xué)壓力達(dá)到某些臨界點(diǎn)處，Ce離子便會(huì)出現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，對(duì)以后理解Ce摻雜鈣鈦礦材料性能提

4、供了新的解釋方向。
　　第三章，制備并研究了A位摻雜無(wú)磁性稀土元素La的半摻雜鈣鈦礦錳氧化物Dy0.5-xLaxSr0.5MnO3(0≤x≤0.4)多晶塊材樣品的結(jié)構(gòu)和磁電性質(zhì)。XRD數(shù)據(jù)表明在制備的多晶樣品中，在摻雜量x=0.25前后，體系出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，并且隨之其磁性能測(cè)量結(jié)果和電阻率測(cè)量結(jié)果也發(fā)生了同樣的變化。通過(guò)對(duì)比Y0.5-xLaxSr0.5MnO3的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在A位摻雜鈣鈦礦錳氧化物中，不僅由于改變了A位平均離子半

5、徑和無(wú)序度的原因，具體摻雜的元素對(duì)樣品也具有很大的影響。
　　第四章，對(duì)鈣鈦礦鈷氧化物母相LaCoO3的A位進(jìn)行了離子半徑較小的Ca元素的摻雜，并研究了其物理性質(zhì)。通過(guò)磁測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)，在Ca摻雜的鈷氧化物中發(fā)現(xiàn)了與較大離子摻雜的Sr/Ba鈷氧化物不同的轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。在LaCaCoO3中，樣品出現(xiàn)了類格林菲斯相，體系中三價(jià)鈷離子Co3+和四價(jià)鈷離子Co4+均處于中自旋態(tài)。并且在磁化率曲線中觀測(cè)到了兩個(gè)鐵磁轉(zhuǎn)變溫度。較高的鐵磁轉(zhuǎn)變溫度被歸

6、結(jié)于Co3+和Co4+之間的雙交換作用，而低溫處的轉(zhuǎn)變溫度歸結(jié)于Co3+離子間的超交換作用。而格林菲斯相的發(fā)現(xiàn)，證明了Ca摻雜鈷氧化物中，在高溫順磁區(qū)域中出現(xiàn)了短程鐵磁團(tuán)簇，與Sr/Ba摻雜的鈣鈦礦鈷氧化物的反鐵磁相互作用相反。
　　第五章，在本章中，主要延續(xù)四章內(nèi)容，在磁阻方面對(duì)La1-xCaxCoO3(LCCO)多晶塊材樣品進(jìn)行了測(cè)量并討論。隨著摻雜量的增大，La1-xCaxCoO3多晶塊材樣品出現(xiàn)了磁阻效應(yīng)，這種磁阻效應(yīng)不同