双层钙钛矿锰氧化物中的各向异性磁电阻效应

摘要

本文研究了双层钙钛矿锰氧化物La1.2Sr1.8Mn2-xGaxO7(0≤x≤0.4)的各向异性磁电阻(AMR)效应。
　　样品采用固相反应法制备，结构表征表明所有样品都是单相，具有各向异性的双层钙钛矿结构。磁性研究显示La1.2Sr1.8Mn2O7存在三维居里温度128K、准二维居里温度250K和二维居里温度360K，这是由Mn离子间三种不同交换作用Jab、Jc、J'所导致。居里-外斯定律拟合结果显示La1.2Sr1.8Mn2O7在居里温度以上仍然存在弱铁磁耦合。Ga离子替代Mn离子使样品的磁化强度值和居里温度减小。电性研究显示La1.2Sr1.8Mn2O7在三维居里温度点附近发生金属绝缘体转变。局域化效应导致La1.2Sr1.8Mn2O7在30K以下电阻率随温度降低出现增大。除掺杂浓度0.4外，Ga离子替代Mn离子使样品的金属绝缘体转变温度增大和转变点处电阻率峰值减小。
　　本文磁电阻效应研究发现La1.2Sr1.8Mn2O7具有显著的庞磁电阻(CMR)效应，在三维居里温度点附近CMR最大值高达64％。除x=0.4样品外，CMR峰值随着掺杂浓度增加逐渐消失。x=0.4样品有最大的CMR值，高达75％。所有样品中都发现具有大的低场磁电阻效应，这是由于多晶样品中电子隧穿晶粒边界所引起。在La1.2Sr1.8Mn2O7中发现了较大的AMR效应，AMR值最大高达10.8％。在低磁场、温度相对较低的条件下，样品的AMR效应与CMR效应具有相似特征，而在强磁场、温度相对较高的条件下，其AMR效应符合传统铁磁金属材料中AMR=AMR0sin2θ的规律。Ga离子替代Mn离子使AMRMAx的转变点消失、峰值减小，但掺杂浓度为0.25的样品AMR最大值高达16.5％，而且该样品在较宽的温区内具有较大的AMRMAx。