雙鈣鈦礦氧化物體系的結(jié)構(gòu)和磁性.pdf

1、早在20世紀50年代，有關(guān)A2B'B''O6型雙鈣鈦礦氧化物的合成和物性研究已開始見諸報道。90年代末，在該體系中發(fā)現(xiàn)了一系列諸如非常規(guī)高溫超導(dǎo)和室溫隧穿型巨磁阻效應(yīng)，從而使得雙鈣鈦礦氧化物體系的研究在理論和實驗兩個方面都受到了高度的關(guān)注，迄今已成為凝聚態(tài)物理中一個十分活躍的前沿研究領(lǐng)域。 1997年吳茂昆報道了一種不含銅氧面的雙鈣鈦礦材料Sr2YRu1-xCuxO6，其超導(dǎo)溫度為30 K，屬于高溫超導(dǎo)體，并且具有一些特殊的磁性

2、質(zhì)如低溫磁有序和自旋玻璃態(tài)等。其后Kobayashi等人于1998年發(fā)現(xiàn)雙鈣鈦礦材料Sr2FeMoO6在室溫下(300K)具有10％的隧穿磁電阻效應(yīng)，因此雙鈣鈦礦型氧化物體系被認為是目前具有廣闊應(yīng)用前景的巨磁阻材料的典型代表。此外從理論角度上看，在雙鈣鈦礦氧化物體系中具有不同的電子組態(tài)的B'和B''位離子可以提供豐富的化學(xué)變換組合以及由此帶來的離子間不同類型的交換相互作用，從而為各類電子強關(guān)聯(lián)物理現(xiàn)象的探索研究提供了一個具有重大學(xué)術(shù)價值

3、的研究對象。 本論文通過雙鈣鈦礦型氧化物A2B'B''O6與單鈣鈦礦型氧化物ABO3的類比，回顧總結(jié)了已有關(guān)于A2B'B''O6雙鈣鈦礦型氧化物體系的若干重要的研究成果與最新進展。利用固相反應(yīng)技術(shù)合成了雙鈣鈦礦Ba2YRu1-xCuxO6，高溫超導(dǎo)體Ba2YCu3O7和雙鈣鈦礦型Ba2NiMoO6氧化物體，并且對這兩個體系的結(jié)構(gòu)、磁性和電輸運性質(zhì)進行了系統(tǒng)的研究，獲得了若干有價值的研究結(jié)果： 首先，成功用固相燒結(jié)工藝合成

4、了YBa2Cu3O7-δ陶瓷樣品，用多晶X射線技術(shù)對樣品的物相成分進行分析，YBa2Cu3O7-δ樣品x射線衍射譜與理論模擬多晶樣品X射線標準譜比較顯示樣品單相已經(jīng)形成．X射線的實驗結(jié)果表明：樣品屬于正交晶系，晶體空間群為Pmmm(a=3.817A，b=3.883A,c=11.633A)，氧氣氛下退火對樣品的晶胞參數(shù)影響很小。樣品電阻隨溫度變化曲線表明樣品中氧的含量對超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度起著關(guān)鍵性的作用．利用美國量子設(shè)計的物性測量系統(tǒng)(PPMS

5、)測量了樣品的磁化強度隨溫度的變化曲線，實驗結(jié)果表明樣品具有明顯的邁斯納(Meissner)效應(yīng)，在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度下，樣品逐步進入理想的完全反磁性宏觀量子狀態(tài)。利用標準四探針技術(shù)對Ba2YRu1-xCuxO6進行電阻測量證實母體Ba2YRuO6為絕緣體，Cu摻雜的使電阻率降低，并呈現(xiàn)由絕緣體向半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變；驗證一個重要的現(xiàn)象，超導(dǎo)和磁現(xiàn)象共存。 此外，合成的系列化合物BaENiMoO6具有明顯二維層狀特征的雙倍周期鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，空間

6、群為Pm3m(No.221)，屬于立方晶系。BaENiMoO6晶胞參數(shù)(a=b=c=8.018A)。X線衍射圖式的理論計算表明，當(dāng)Ba2NiMoO6中的Ni離子和Mo離子分別有序占據(jù)4a(0,0,0)和4b(1/2，1/2，1/2)原子等效位置時，將可觀察到有序雙鈣鈦結(jié)構(gòu)的(111)(311)超晶格衍射峰，并得到了X線衍射實驗圖譜的證實。利用測量樣品室溫下電子順磁共振(ESR)吸收曲線，由實驗值可以計算出朗德因子(g=1.3)。通過振動