La-Sr-Mn-O复合材料与La-Ba-Mn-O纳米晶的制备和磁、电性能研究

摘要

钙钛矿锰氧化物作为一种典型的强关联电子体系,其自旋、电荷、轨道以及晶格之间强烈的耦合效应,在该体系材料中产生了庞磁电阻、电荷/轨道有序、电子相分离、多铁性等物理特性。本文利用溶胶-凝胶法制备La1.3Sr1.7Mn2O7/La0.65Sr0.35MNO3复合材料、利用水热法制备La0.5Ba0.5MnO3纳米晶,并对其物理性质进行研究,研究内容如下:
　　(1)对于La1.3Sr1.7Mn2O7/La0.65Sr0.35MnO3系列复合材料,发现复合样品从高温到低温经历了两次磁转变过程,并且在这两个磁转变温度之间,样品的磁化强度随温度基本保持不变,形成一个平台。随着113相的增加,平台区域的磁化强度逐渐增大。并且在复合样品中出现了327相和113相之间的磁耦合,在低温下两相之间表现为反铁磁耦合;高温下,两相之间表现为铁磁耦合。
　　对于复合样品电性,我们发现随着113相含量的增加,样品的电阻率逐渐降低,同时,金属-绝缘转变的位置逐渐向高温移动,峰的宽度逐渐变宽。较单纯的113相和327相,复合材料的磁电阻在200K至室温温度范围内得到了很大的提高,对于x=0.8样品,300K温度下材料的磁电阻达到了3.45％(1T)和8.35％(3T)。使该系列复合材料极具实际应用的价值。同时,由于少量113相的掺入,x=0.2样品在120K附近,磁电阻峰值分别达到了45.82％(1T)禾163.59％(3T)。
　　(2)利用水热法制备了La0.5Ba0.5MnO3纳米晶材料中,发现该系列材料的形貌和晶粒尺寸随OH-浓度发生很大的变化,当OH-浓度小于22mol/L时,随着OH-浓度的增加,纳米棒的含量逐渐增多;OH-浓度达到24mol/L,纳米棒减少,之后保持不变。浓度为14和18mol/L的样品,晶粒尺寸在0.3-3.5μm范围内,明显大于其他四个样品。
　　对OH-浓度等于22mol/L的样品进行不同温度下的热处理,高温热处理使该样品中的纳米棒在300℃的温度下就已经消失。随着温度进一步升高到900℃时,纳米晶粒的边界开始逐渐出现熔解。
　　通过对La0.5Ba0.5MnO3纳米晶的磁特性研究,发现其磁化强度随晶粒形状的变化不大,但随晶粒尺寸的变化却很明显,晶粒尺寸较大的两个样品的磁化强度明显高于其他四个样品。