氧含量对LaMnO3-δ的结构、磁性和输运性质的影响

摘要

人们期望常温、低磁下得到较大庞磁阻，对掺杂钙钛矿锰氧化物，Mn3+和Mn4+混价系统进行了大量研究，关于Mn2+离子在钙钛矿结构中与其它Mn价离子的作用的研究比较少。我们想通过改变LaMnO3的氧含量，研究不同价态Mn离子间的作用，重点考察Mn2+的引入对磁性的影响。
　　我们通过传统固相烧结得到LaMnO3.10样品，然后在气氛退火方式制备出不同氧含量的LaMnO3±δ系列样品。使用碘滴定的方法来确定氧含量及Mn的平均价态。XRD测试表明LaMnO3.10、LaMnO3.00都是很好的单相多晶样品。LaMnO2.92非单相，主要是LaMnO3.00的钙钛矿结构，同时又存在氧空位形成MnO4的四面体结构，在空间形成链状和层状结构。对LaMnO3±δ系列样品进行了直流磁化强度以及磁滞回线的测试，发现随着氧含量由3.10降到3.00，经历了由铁磁有序到A型反铁磁的转变。在LaMnO2.92样品中，低温存在铁磁与反铁磁的混相，我们认为铁磁来源于Mn3+-O2--Mn2+间的作用。在低温LaMnO2.92样品磁滞回线中首次发现了交换偏置现象，这是由于Mn3+-O2--Mn2+铁磁区域与Mn3+-O2-Mn3+反铁磁区域的界面作用。结合文献报道的低温结构变化，根据ZFC曲线，我们认为在低温存在反铁磁到铁磁的转换。电阻率测试发现LaMnO3.10为半导体，LaMnO2.92、LaMnO3.00室温下为绝缘体，但由于Mn3+-O2--Mn2+铁磁作用的影响，电阻率比LaMnO3.00明显降低。
　　使用光浮区法生长出LaMnO3晶体，通过晶体表面形状、扫描电镜图都表明晶体有明显的生长取向性、X射线衍射得到劳厄斑，证明样品为单晶，但存在孪晶。对LaMnO3晶体磁性测试，发现各向异性，与多晶样品存在明显差异。在高温比热测试中，多晶与晶体样品，表现出不同的峰值，对应着结构相变。

目录

氧含量对LaMnO3－δ的结构、磁性和输运性质的影响

THE INFLUENCE OF OXYGEN CONTENT ON THE STRUCTURE, MAGNETIC AND TRANSPORT PROPERTIES FOR LaMnO3－δ

摘 要

Abstract

绪论

1.1 课题背景

1.2 钙钛矿锰氧化物的结构及磁学特性

1.2.1 钙钛矿锰氧化物基本结构

1.2.2 晶场效应与Jahn-Teller畸变

1.2.3 钙钛矿锰氧化物的自旋、电荷有序

1.3 国内外在该方向的研究现状

1.3.1 La1-xAxMnO3掺杂的研究

1.3.2 LaMnO3±δ的研究

1.4 本论文的研究目的和意义

第2章 多晶LaMnO3±δ的制备及结构

2.1 LaMnO3±δ系列样品的制备

2.1.1 LaMnO3.10的制备

2.1.2 LaMnO3.00化学计量样品的制备

2.1.3 LaMnO3-δ样品的制备

2.2 XRD测试及结构分析

2.3 碘滴定测定氧含量

2.4 红外（IR）吸收光谱测试及分析

2.4.1 红外吸收光谱简介

2.4.2 IR测试结果分析

2.5 X射线光电子能谱(XPS)测试及分析

2.6 本章小结

第3章 多晶LaMnO3±δ磁性及输运性质研究

3.1 直流磁化强度的测试与分析

3.1.1 直流磁化强度的测试

3.1.2 直流磁化强度的分析

3.2 磁滞回线的测试与分析

3.2.1 磁滞回线的测试

3.2.2 磁滞回线的分析

3.3 LaMnO2.92低温交换偏置现象

3.4 LaMnO2.92低温反铁磁─铁磁转换

3.5 LaMnO3±δ样品的电输运性质研究

3.5.1 电阻率的测试与分析

3.5.2 磁电阻效应的研究

3.6 本章小结

第4章 LaMnO3晶体生长及磁性研究

4.1 晶体生长概述

4.1.1 晶体生长方法概述

4.1.2 浮区法生长晶体简介

4.2 LaMnO3晶体生长

4.2.1 实验装置

4.2.2 料棒的制备

4.2.3 光浮区法生长LaMnO3晶体

4.3 LaMnO3样棒的表征

4.4 X射线衍射测试

4.5 样品的性质测试

4.5.1 电子分散X-射线光谱分析(EDS)

4.5.2 样品的比热测试

4.5.3 LaMnO3晶体的磁性测试及研究

4.6 本章小结

结 论

参考文献

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致谢