双钙钛矿结构氧化Sr2MnMoO6、Sr2FeMoO6掺杂效应研究

摘要

作为凝聚态领域的一个研究热点，双钙钛矿型氧化物A2BB'O6因在自旋、电荷、晶格和轨道之间具有强关联性，因此展现出的众多优异性能。使得其在磁存储、传感器等方面具有潜在的运用价值，因此对该类氧化物电磁性能调节机制的探索以及性能的优化，长期以来倍受研究人员的青睐。本论文选择Sr2MnMoO6及Sr2FeMoO6体系为研究对象，研究了电子掺杂对Sr2MnMoO6以及空位掺杂对Sr2FeMoO6两种双钙钛矿化合物的晶体结构及电磁性能的影响。 首先，通过传统固相反应法成功制备了Bi3+掺杂型Sr2-xBixMnMoO6（0≤x≤0.25）系列陶瓷样品，利用x射线粉末衍射、Rietveld全谱拟合法结构精修、扫描电子显微镜以及能谱仪对掺杂系列样品晶体结构、相组成、样品表面形貌进行了表征与分析。x射线粉末衍射图谱表明所有样品均是单相的双钙钛矿结构氧化物相，样品在Bi3+掺杂过程中没有发生结构相变且均属于I4/M空间群。晶胞体积随Bi3+掺入量的增加而不断减小，且电子掺杂降低了Mn-Mo间的价态差，进而造成Mn/Mo空间占位有序度η的降低。母体Sr2MnMoO6与掺杂样品的在不同烧结机制下其晶粒大小也有所差异。磁性测试表明所有样品呈现反铁磁性，但由于在引入Bi3+过程中，掺杂体系中出现Mn2+-Mo5+电子对，从而产生了微弱的铁磁行为。在Mn/Mo反位缺陷（ASD）及Mn2+-Mo5+电子对产生的铁磁性作用综合调控下，掺杂样品的磁化强度和奈尔温度TN均呈现出随Bi3+掺杂量x的增加先升高后下降的趋势。 然后，在Sr2FeMoO6体系的基础上，逐渐降低A位锶元素的含量制备出Sr位以空穴形式存在的掺杂体系Sr2-xFeMoO6，研究了空位掺杂对Sr2FeMoO6结构及相关重要物性影响。研究结果表明所有样品属于Fm3m空间群，在空位掺杂效应下，系列样品的晶胞体积和Fe/Mo有序度随掺杂量增加均逐步下降。磁性测试表明样品均为亚铁磁性，空位的增加降低了饱和磁化强度MS及居里温度TC，其中在考虑空穴效应的基础上，基于FIM模型，采用修正后的饱和磁化强度公式计算得到的理论MS和饱和磁化强度实验值能够很好的拟合。在反位缺陷钉扎效应及系列样品中空位的共同作用下，300K条件下的系列样品磁阻值MR随空位含量增加而下降。

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摘 要

ABSTRACT

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 双钙钛矿氧化物概述

1.2.1 双钙钛矿氧化物的研究进展

1.2.2 双钙钛矿的晶体结构

1.2.3 铋系双钙钛矿中的多铁性

1.2.4 双钙钛矿中的磁阻效应

1.3双钙钛矿Sr2FeMoO6研究概况

1.3.1 电子结构

1.3.2 磁性能

1.3.3 Sr2FeMoO6 A位掺杂效应

1.4双钙钛矿Sr2MnMoO6研究概况

1.4.1 磁电性能

1.4.2 Sr2MnMoO6掺杂效应

1.5 本文研究内容及拟解决的问题

1.5.1 选题创新性及研究内容

1.5.2 拟解决的问题

第二章 样品制备、实验设备及表征方法

2.1 掺杂样品的制备及条件

2.1.1 样品合成过程

2.1.2制备条件讨论

2.2实验设备

2.3样品的晶体结构表征与性能测试方法

第三章 电子掺杂对Sr2MnMoO6晶体结构和磁性能的影响

3.1 实验方法

3.2 电子掺杂效应对Sr2MnMoO6晶体结构的影响

3.2.1 Sr2-xBixMnMoO6制备过程物相分析

3.2.2 Sr2-xBixMnMoO6晶体结构精修

3.3电子掺杂效应对Sr2MnMoO6表面形貌影响

3.4 电子掺杂效应对Sr2MnMoO6磁学性能的影响

3.4.1 Sr2-xBixMnMoO6 系列样品M-H曲线分析

3.4.2 Sr2-xBixMnMoO6 系列样品M-T曲线分析

3.5 本章小结

空位掺杂对Sr2FeMoO6晶体结构和磁性能的影响

4.1 实验方法

4.2 空位掺杂效应对Sr2FeMoO6晶体结构的影响

4.2.1 Sr2-xFeMoO6制备过程物相分析

4.2.2 Sr2-xFeMoO6晶体结构精修

4.2.3 表面形貌及化学成分分析

4.3 空位掺杂对Sr2FeMoO6磁性及磁输运性能的影响

4.3.1 Sr2-xFeMoO6 M-H曲线分析

4.3.2 Sr2-xFeMoO6 M-T曲线分析

4.3.3 Sr2-xFeMoO6磁阻测试及分析

4.4 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

致 谢

硕士研究生期间发表的学术论文