鈣鈦礦錳氧化物的B位摻雜效應(yīng).pdf

1、以錳氧化合物為代表的巨磁阻材料，由于他們所表現(xiàn)出的超大巨磁阻效應(yīng)(Colossal Magnetoresistance) 在提高磁存儲密度、研究磁致冷器件以及磁敏探測元件上具有十分廣泛的應(yīng)用前景，因而受到人們的廣泛關(guān)注。同時，這類材料還表現(xiàn)出諸如磁場或光誘導(dǎo)的絕緣-金屬相變、磁阻記憶效應(yīng)、電荷軌道有序、電子相分離等十分豐富的物理內(nèi)容，一旦解決巨磁阻微觀機(jī)制方面的難題，必將會對凝聚態(tài)物理的許多領(lǐng)域起到重要的推動作用。本論文主要通過摻雜來研

2、究錳氧化合物的B位摻雜效應(yīng)，以及不同離子之間的相互作用。 整個論文分為四章。 第一章、綜述了磁電阻效應(yīng)的歷史與研究進(jìn)展。首先簡要介紹了各種具有磁電阻效應(yīng)的材料及特點，然后重點對鈣鈦礦錳氧化物的物理性質(zhì)作了詳細(xì)的介紹，其中包括晶體結(jié)構(gòu)，磁結(jié)構(gòu)，電子結(jié)構(gòu)，輸運(yùn)行為，電荷有序態(tài)，相分離現(xiàn)象，等等。 第二章、La<,0.5>Sr<,0.5>MnO<,3>和La<,0.45>Sr<,0.55>MnO<,3> 體系 Ru 摻

3、雜效應(yīng)的研究。我們研究了鐵磁母體的體系 La<,0.5>Sr<,0.5>Mn<,1-x>Ru<,x>O<,3> (0≤x≤0.15)和反鐵磁母體的體系La<,0.45>Sr<,0.55>Mn<,1-y>R<,y>O<,3>(0≤y≤0.50)的 Ru 離子摻雜效應(yīng)。X射線光電子能譜顯示在體系中 Ru 離子大部分呈+4 價，還有小部分呈+5 價。對于低摻雜樣品0.05≤x(y)≤0.15(0.20)，隨著 Ru 摻雜T<,c>上升，鐵磁性

4、增強(qiáng)，但T<,c>與絕緣-金屬轉(zhuǎn)變溫度T<,IM>不一致。隨著 Ru 摻雜繼續(xù)增加，T<,c>下降，體系的絕緣性增強(qiáng)。這些結(jié)果表明 Mn<'3+>和Ru<'4+>(Ru<'5+>)之間存在相互作用。電子自旋共振譜實驗(ESR)更直接證實了這個作用是鐵磁作用。 第三章、La<,1-x>Sr<,x>Mn<,1-x>Ru<,1-x>O<,3>體系中Mn<'3+>和Ru<'4+>之間的雙交換作用。我們設(shè)計了 La<,1-x>Sr<,x>

5、Mn<,1-x>Ru<,1-x>O<,3>體系，在LaMnO<,3>中同時摻雜 Sr 和 Ru，這樣可以避免Mn<'4+>和Ru<'5+>離子的產(chǎn)生，排除價態(tài)漲落的影響，單獨的研究Mn<'3+>和 Ru<'4+>之間的相互作用。我們研究了未退火和經(jīng)過退火的La<,1-x>Sr<,x>Mn<,1-x>Ru<,1-x>O<,3> (O≤x≤0.80 )體系的結(jié)構(gòu)、磁性和輸運(yùn)性質(zhì)。在未摻雜和低摻雜區(qū) (0≤x≤0.10)，退火處理抑制了體系的

6、鐵磁性，這表明由于有過量氧的存在，體系中形成了Mn<'3+>-Mn<'4+>之間鐵磁雙交換，但在中摻雜區(qū)(0.15≤x≤0.60)，退火處理對體系的居里溫度T<,c>幾乎沒有影響，這表明體系中過量氧已經(jīng)消失，這時Mn<'4+>不存在。M(T)曲線T<,c>隨著摻雜而上升，ρ(T)曲線的拐點溫度T<,p>與M(T)曲線的T<,c>一致，以及 x=0.40樣品在T<,c>附近出現(xiàn)磁阻極大值現(xiàn)象，都表明 Mn<'3+>和Ru<'4+>之間的相

7、互作用是鐵磁雙交換作用。 第四章、Nd<,0.70>Sr<,0.30>MnO<,3> 的Ga摻雜效應(yīng)。我們研究了 Nd<0.7>Sr<,0.3>Mn<,1-x>Ga<,x>O<,3>(O≤x≤0.20) 體系的結(jié)構(gòu)、磁性和輸運(yùn)性質(zhì)。對于母體和低摻雜樣品0≤x≤0.11，在T<,c>以下形成了很好的長程鐵磁序，并在T<,c>以上產(chǎn)生了Griffiths奇異。當(dāng)x超過0.12時，隨著Ga的摻雜，體系在低溫區(qū)發(fā)生了一個從長程鐵磁金屬相