Exchange Bias in Charge Ordering Manganite Nanoparticles

摘要

掺杂的钙钛矿锰氧化物由于其自旋、电荷及轨道自由度间的强关联作用而具有特殊的磁、电性质，如：庞磁电阻效应，电荷有序，轨道有序，相分离等。众所周知，外加磁场或电场可以导致电荷有序“崩溃”。但最近，人们在一些实验中观察到电荷有序锰氧化物随着颗粒尺寸的减小，其电荷有序行为被削弱，并且在低温下出现铁磁性。本论文以电荷有序钙钛矿锰氧化物La0.4Ca0.6MnO3，La0.5Ca0.5MnO3及Nd0.5Ca0.5MnO3纳米颗粒体系为对象，研究了颗粒尺寸对电荷有序钙钛矿锰氧化物的磁性质的影响，并研究了其交换偏置效应。主要工作及结果如下：
　　 (1)简要概述了交换偏置效应的研究背景。着重说明了交换偏置的概念、基本理论和研究进展；钙钛矿锰氧化物中的电荷有序及相分离。在此基础上提出本论文的选题依据和研究意义。
　　 (2)采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法成功制备了电荷有序钙钛矿锰氧化物纳米颗粒样品，通过控制烧结温度及时间来调节样品的颗粒尺寸。
　　 (3)对La0.4Ca0.6MnO3纳米颗粒样品的结构及磁性质进行了研究。在样品中观察到了表面相分离现象，纳米颗粒表面出现了铁磁相和类自旋玻璃相，且体系中存在明显的交换偏置现象。研究了纳米颗粒尺寸及测量温度对体系的磁性质的影响，并解释了体系中存在交换偏置的可能原因。
　　 (4)研究了半掺杂窄带系钙钛矿锰氧化物La0.5Ca0.5MnO3及Nd0.5Ca0.5MnO3纳米颗粒体系的磁性质。对La0.4Ca0.6MnO3 与La0.5Ca0.5MnO3的结构及磁性质进行了比较；且进一步研究了测量场对La0.5Ca0.5MnO3体系交换偏置的影响。同时，研究了Nd0.5Ca0.5MnO3纳米颗粒体系的磁性质。分别探索了测量场及颗粒尺寸对Nd0.5Ca0.5MnO3交换偏置效应的影响，并且观察到Nd0.5Ca0.5MnO3纳米颗粒体系交换偏置的颗粒尺寸效应所表现出来的现象与La0.4Ca0.6MnO3纳米颗粒体系中截然不同。