层状钙钛矿锰基氧化物（SrO）（LaSrMnO）的电输运性质及其掺杂效应

摘要

本文以Mn<'3+>:Mn<'4+>=2:1的Ruddlesden-Popper(RP)结构锰氧化物SrO(La<,2/3>Sr<,1/3>MnO<,3>)<,n>为研究对象,系统的研究了利用溶胶-凝胶法制备的n=∞的La<,2/3>Sr<,1/3>MnO<,3>和n=2的La<,4/3>Sr<,5/3>Mn<,2>O<,7>两个系列样品的结构和电磁性质,主要内容包括以下几点:1.简单介绍了磁电阻效应的分类,概述了具有超大磁电阻效应的锰基钙钛矿氧化物的电子晶体结构和双交换等相关的物理机理,给出RP结构系列锰氧化物的晶体结构和电磁相图以及研究状况,分析了颗粒系统的研究进展.2.详细介绍了溶胶-凝胶法制备多晶样品的原理,利用溶胶-凝胶法制备了不同颗粒尺寸的La<,2/3>Sr<,1/3>MnO<,3>材料.分析了不同颗粒尺寸的La<,2/3>Sr<,1/3>MnO<,3>样品对阻温关系、低温下的导电机理的影响以及磁电阻效应.3.研究了双层钙钛矿锰氧化物La<,4/3>Sr<,5/3>Mn<,2>O<,7>的结构特性,通过X射线衍射图谱和电输运性质从不同的侧面给予了说明.在外加磁场下不同烧结温度的样品表现出不同类型的磁电阻行为.观察到颗粒尺寸和颗粒边界对n=∞的La<,2/3>Sr<,1/3>MnO<,3>和n=2的La<,4/3>Sr<,5/3>Mn<,2>O<,7>两者不同的影响,并且给出了两者类比的颗粒边界图像.4.以大离子半径的Ba取代La<,4/3>Sr<,5/3>Mn<,2>O<,7>中Sr,在整个掺杂范围La<,4/3>(Sr<,1-x>Ba<,x>)<,5/3>Mn<,2>O<,7>(0≤x≤1)内对其输运行为进行了分析.对低掺杂时的电输运和磁电阻效应给予了报导,对高掺杂时电输运行为的异常进行了分析.以小离子半径的稀土元素Y取代La后金属-绝缘体转变温度发生了很明显的变化,并对两种离子掺杂效应进行了比较.

目录

文摘

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1.绪论

1.1磁电阻效应简介

1.1.1磁电阻效应的应用

1.1.2磁性金属多层膜的巨磁电阻效应(GMR)

1.1.3稀土氧化物中的超大磁电阻效应(CMR)

1.2稀土钙钛矿锰氧化物研究概况

1.2.1钙钛矿型锰氧化物的电子结构特征

1.2.2钙钛矿型锰氧化物的能带结构

1.2.3绝缘体—金属转变附近的磁电阻效应

1.2.4钙钛矿型锰氧化物中的双交换作用和超交换作用

1.3 Ruddlesden-Popper系列锰氧化物研究进展

1.3.1 RP结构锰氧化物的晶体结构特性

1.3.2 La2-2xSr1+2xMn2O7磁结构相图

1.3.3 La2-2xSr1+2xMn2O7的准二维特性

1.3.4RP结构锰氧化物的电磁输运性质

1.3.5 La2-2xSr1+2xMn2O7掺杂效应研究

1.4本论文的基本构思及主要研究内容

本章小结

2.不同颗粒尺寸La2/3Sr1/3MnO3的制备及电输运性质

2.1样品的制备

2.1.1溶胶—凝胶原理

2.1.2溶胶—凝胶自蔓延燃烧法制备粉体工艺

2.1.3样品烧结成形处理

2.2样品的结构表征

2.3颗粒尺寸对金属—绝缘体转变的影响

2.4颗粒尺寸对La2/3Sr1/3MnO3导电行为的影响

2.5 La2/3Sr1/3MnO3的磁电阻效应

本章小结

3.La4/3Sr5/3Mn2O7的制备、结构及其物性

3.1 La4/3Sr5/3Mn2O7的制备

3.2 La4/3Sr5/3Mn2O7的结构分析

3.3La4/3Sr5/3Mn2O7输运性质

3.3.1烧结温度对金属—绝缘体转变的影响

3.3.2 La4/3Sr5/3Mn2O7与La2/3Sr 1/3MnO3复合SrO输运行为的比较

3.3.3表面效应导致的相分离

3.4 La4/3Sr5/3Mn2O7的磁电阻效应

3.5 La4/3Sr5/3Mn2O7及相关RP结构锰氧化物

本章小结

4.A位离子替代对La4/3Sr5/3Mn2O7输运性质的影响

4.1样品制备与实验

4.2低掺杂La4/3(Sr1-xBax)5/3Mn2O7(0≤x≤0.2)零场下的输运性质

4.3 La4/3(Sr0.9Ba0.1)5/3Mn2O7磁电阻效应

4.4低掺杂(La1-xYx)4/3Sr5/3Mn2O7的电输运性质

4.5不同离子半径的Y和Ba掺杂效应比较

4.6高掺杂La4/3(Sr1-xBax)5/3Mn2O7(0.3≤x≤1)零场下的输运性质

4.7 La4/3(Sr1-xBax)5/3Mn2O7(0.3≤x≤1)输运异常行为

4.8 La4/3(Sr1-xBax)5/3Mn2O7中结构相分离的可能原因

本章小结

5.全文总结

致谢

参考文献

附录攻读硕士学位期间发表论文