A位Ag掺杂和自掺杂对LaSrMnO结构、磁性和结合能的影响

摘要

具有ABO3结构的钙钛矿锰氧化物REl-XTXMno3(RE为稀土元素，T为碱土元素)由于其庞大的磁电阻效应和广阔的应用前景，成为十几年来的一个研究热点。应用Zener提出的双交换机制可定性地解释这类化合物的电磁特性。 在本论文中，我们主要对两个基本问题进行了探讨，结合理论计算和实验结果给出了满意的解释。 1、钙钛矿结构中的A位究竟会不会存在空位。本文用溶胶.凝胶法制备了LaL0.7Sr0.3MnO3中A位高价和低价自掺杂的2个系列样品。使用X'pert Pro型X射线衍射仪测量了各系列样品的衍射谱，发现所制备样品多为复合材料。对于样品中的钙钛矿相，假设在样品中不存在空位，A位阳离子的不足，由Mn2+离子来弥补，所有样品都形成正分的ABO3结构，计算出了A、B和O位各种离子的比例，并直接用于XRD谱的Rietveld拟合，代表精修效果的误差参数RP、RWP、S都处于理想值范围内。验证了A位不存在空位。此外，利用我们提出的结合能计算方法计算了这2个系列样品中钙钛矿相的结合能随掺杂量变化的规律，其变化趋势分别与通过Rietveld拟合计算出的晶胞体积随掺杂量的变化趋势相同，从而说明晶胞体积随掺杂量的变化是由其结合能决定的。从而为我们提出的结合能计算方法提供了新的有力支持。采用Lake ShoreM7310型振动样品磁强计(VSM)对样品进行磁性分析，结果发现：其室温磁化率和饱和磁化强度都随着自掺杂浓度增加而增大。居里温度Tc随着样品钙钛矿相中Mn4+离子含量的变化基本符合Lal-XSrxMuO3等二价掺杂系列材料的变化规律。从而得出结论：利用溶胶-凝胶法最终在800℃形成的复合体系的钙钛矿相中基本不存在A位空位，而是由二价Mn2+离子进入到A位，形成ABO3的稳定结构，其A、B和O位的离子数目比近似为标准的1:1:3。其中A位阳离子的不足，由Mn2+离子来弥补，正分氧含量是按A、B位阳离子的比例在样品成相之前的热处理过程中形成的。 2、Ag究竟能不能进入到钙钛矿结构中。我们通过在母体材料La0.7Sr0.3MnO3中以Ag替代A位高价和低价离子，制备了2个系列样品，使用X'pert Pro型X射线衍射仪测量了各系列样品的衍射谱，得到由菱面体类钙钛矿相、金属Ag相和Mn3O4相组成的三相复合材料；假设样品的钙钛矿相中“基本不存在A位空位”，结合对样品成分的分析，计算出了A、B和O位各种离子的比例，并直接用于XRD谱的Rietveld拟合，代表精修效果的误差参数RP、RWP、S都处于理想值范围内。根据我们提出的结合能计算方法计算了钙钛矿相的结合能。计算结果显示，钙钛矿相的结合能随掺杂量变化的规律，与通过Rietveld拟合计算出的晶胞体积随掺杂量的变化趋势相同，从而说明晶胞体积随掺杂量的变化是由其结合能决定的。采用Lake Shore M7310型振动样品磁强计(VSM)对样品进行磁性分析，其室温磁化率和饱和磁化强度都随着Ag的掺杂浓度增加而增大。居里温度Tc随着样品钙钛矿相中Mn4+离子含量的变化基本符合Lal-xSrxMnO3等二价掺杂系列材料的变化规律。通过上述研究得出结论：利用溶胶一凝胶法最终在800℃形成的名义成分为La0.7Sr0.3MnO3的复合体系钙钛矿相中，部分Ag能够以离子形式进入到ABO3型钙钛矿结构中，其余Ag形成金属Ag相。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1历史回顾

1.2磁电阻的定义及分类

1.2.1磁电阻的定义

1.2.2磁电阻的分类

1.3钙钛矿锰氧化物的物理性质及物理模型

1.3.1晶体结构

1.3.2电磁相图

1.3.3双交换模型

1.4本文的选题背景

2样品的制备和表征

2.1样品的制备

2.1.1引言

2.1.2样品的制备

2.2样品的性能测试

2.2.1 X射线衍射(XRD)分析

2.2.2基本磁性测量

3A位自掺杂对La0.7Sr0.3MnO3系列样品结构、磁性和结合能的影响

3.1 La0.7-xSr0.3MnO3(x=0.05-0.20)系列样品结构、磁性和结合能的研究

3.1.1样品的制备

3.1.2 X射线衍射(XRD)分析

3.1.3 La0.7-xSr0.3MnO3的Mn4+离子含量研究

3.1.4 Rietveld拟合

3.1.5 La0.7-xSr0.3MnO3的结合能研究

3.1.6样品的基本磁性分析

3.2 La0.7Sr0.3-xMnO3(0.05≤x≤0.15)系列样品的结构、磁性和结合能的研究

3.2.1样品的制备

3.2.2 X射线衍射(XRD)分析

3.2.3 Mn4+离子含量研究

3.2.4 Rietveld拟合

3.2.5 La0.7Sr0.3-xMnO3的结合能研究

3.2.6样品的基本磁性分析

3.3本章小结

4 Ag掺杂对La0.7Sr0.3MnO3系列样品结构、磁性和结合能的影响

4.1 La0.7-xSr0.3AgxMnO3(x=0.0-0.20)系列样品的结构、磁性和结合能研究

4.1.1复合样品的制备

4.1.2 X射线衍射(XRD)分析

4.1.3离子含量计算

4.1.4 Rietveld拟合

4.1.5 La0.7-xSr0.3AgxMnO3的结合能研究

4.1.6样品的基本磁性分析

4.2 La0.7Sr0.3-xAgxMnO3(x=0.0-0.20)系列样品的结构、磁性和结合能的研究

4.2.1复合样品的制各

4.2.2 X射线衍射(XRD)分析

4.2.3离子含量计算

4.2.4 Rietveld拟合

4.2.5 La0.7Sr0.3-xAgxMnO3的结合能研究

4.2.6样品的基本磁性分析

4.3本章小结

5结论

参考文献

致谢

攻读学位期间的科研成果