钙钛矿结构锰氧化物LaRCaMnO中的电磁性质及红外吸收

摘要

本论文系统地研究了具有巨磁电阻效应钙钛矿型锰氧化物La0.67-xRxCa0.33MnO3（R=Pr，Y，Ho，Gd，Dy）中的电磁性质及红外吸收。 通过对La0.67-xPrxCa0.33MnO3（x=0～0.67）零场和加场下电磁性质的研究，发现随着Pr对La的逐渐替代，化合物中出现铁磁相、电荷有序相、反铁磁相共存的现象，且相应的转变温度随Pr的含量成规律性变化。当Pr含量较少（x<0.4）时，样品随着温度的降低发生绝缘态－金属态的转变，Pr含量较高时（x>0.5），样品电阻率随温度降低而单调增加。发现电阻率在电荷有序转变温度附近有明显跃变，而外加磁场会抑制电荷有序相的产生，使金属－绝缘态转变温度向高温处移动。不同温度区域的电阻率曲线符合不同模型的拟合，拟合结果与实验数据符合很好。 通过对含Pr样品红外吸收光谱的研究，发现了频率在～530cm-1处的吸收峰，我们分析这一吸收峰跟物质的铁磁性密切相关。研究了来源于Mn-O键径向振动的拉伸模式吸收峰，由于相分离现象会造成该吸收峰的劈裂，劈裂的尺度达到～45cm-1。通过红外吸收谱研究了不同温度下样品的有效载流子密度，其变化规律对应于铁磁金属态－顺磁绝缘态转变。 通过研究离子半径相近的磁性离子Ho3+和非磁性离子Y3+对La0.67Ca0.33MnO3中La的替代，发现样品具有丰富的电磁性质，出现铁磁序和反铁磁序共存的磁性相分离现象。使得相同掺杂含量下，含Y样品的磁化强度比含Ho的低，而电阻率则比含Ho样品的高，我们根据磁性离子之间的耦合作用对此给出了解释。在对红外光谱的分析中发现了磁性相分离造成的Mn-O键吸收峰的劈裂。 通过研究重稀土元素Dy和Gd对La0.67Ca0.33MnO3 中La的替代，发现样品中出现自旋团簇玻璃态及亚铁磁态。在x=0.2，0.3时，样品的磁化强度出现补偿温度现象，这是亚铁磁性的一个重要特征，我们用双晶格模型作出解释。红外吸收光谱分析发现Mn-O键长吸收峰的形状、位置稳定，没有分裂迹象；与铁磁性相关的～530cm-1处的吸收峰减弱到几乎消失。