钙钛矿锰氧化物多晶的结构及电磁性能研究

摘要

本文介绍了钙钛矿锰氧化物的研究进展、基本结构、强关联体系中的主要理论以及样品制备原理和实验方法。采用传统的高温固相反应法制备ABO3型和A3B2O7型钙钛矿锰氧化物多晶样品。利用X射线衍射（XRD）、超导量子干涉仪（SQUID）和标准四端引线等方法对样品的结构、磁性、电性以及磁电阻效应进行研究。主要研究内容如下：
　　ABO3型系列样品(La1-xGdx)0.5Sr0.5MnO3（x=0，0.1，0.2，0.3，0.4）的物性研究表明：系列样品均为立方钙钛矿结构，空间群为Pm3m。Gd的少量替代并没有引起结构变化；当0x0.2时，样品显示出铁磁金属态（FMM）到顺磁绝缘态（PMI）的转变；当0.3x0.4时，样品显示出反铁磁绝缘态（AFMI）到顺磁绝缘态（PMI）的转变。随着x的增加所有样品的居里温度c T和金属-绝缘体转变温度pT都降低，在cT附近发现了磁电阻效应，同时在低温下发现了更大的磁电阻，并且Gd的少量替代可使磁电阻增大。
　　A3B2O7型的两个系列层状锰氧化物1.2 x x1.827 La R Sr Mn O?（R= Tb、Y， x=0，0.05，0.1，0.15，0.20）的物性研究表明：在系列多晶样品1.21.827 La Sr Mn O中掺杂半径较小的3Tb和3Y离子，都会引起衍射峰小角度的向右偏移，某些样品在衍射角大约30°左右会出现一小杂峰，但整体而言，衍射图谱中出现其他相的衍射峰较少，样品成相质量较好，其晶体结构为327 Sr Ti O型，空间群为I4/mmm。由M-T曲线可以看出：当x≤0.05时，两个系列样品在低温下均为铁磁性，随着温度升高，磁性变弱，样品出现二维和三维的磁转变，并且在高温时有一个弱的转变峰。另外，两个系列样品中，掺杂含量为0.05时都出现了自旋玻璃行为。当x≥0.1时，两个系列样品的磁性变弱，铁磁性消失。热磁曲线上出现多个拐点。由ρ-T曲线可以看出，1.2 x x1.827LaTbSrMnO系列样品在x≤0.1时，发生金属-绝缘体转变。在居里温度附近的磁电阻值最大，分别为74％、94%和85%。当x≥0.15时，样品在整个温区内表现为绝缘态的性质，磁电阻值在低温时最大分别为86%和89%。而1.2 x x1.827 LaYSrMnO系列样品在x≤0.05时发现金属-绝缘体转变，最大磁电阻值分别为91%和97%，x≥0.1的样品在整个温区内都显示绝缘体的性质，最大磁电阻值出现在低温，其中x=0.1的样品磁电阻最值高达99%。
　　我们认为发生在居里温度附近的磁电阻为伴随铁磁-顺磁相变的本征CMR磁电阻，低温下发现的磁电阻为非本征的颗粒间磁电阻效应，来源于多晶晶界处传导电子的自旋极化隧穿和散射。

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引 言

1 绪论

1.1 钙钛矿锰氧化物概述

1.2 钙钛矿锰氧化物涉及的一些基本理论

1.3 本论文的选题意义及主要研究内容

2 实验方法

2.1 多晶样品的制备

2.2 样品表征方法及其原理

3 钙钛矿锰氧化物(La1xGdx0.5Sr0.5Mno3的结构及磁电性能研究

3.1 引言

3.2 实验过程

3.3 结果和讨论

3.4 本章小结

4 层状锰氧化物La12xTbxSr1.8Mn2O7系列多晶的物性研究

4.1 引言

4.2La12xTbxSr1.8Mn2O7系列多晶样品的制备及结构分析

4.3La12xTbxSr1.8Mn2O7系列样品的磁性研究

4.4La12xTbxSr1.8Mn2O7系列样品的电性和磁电阻性质研究

4.5 本章小结

5 层状锰氧化物La1.2xYxSr1.8Mn2O7系列多晶的物性研究

5.1 引言

5.2 样品的制备

5.3 结构的分析

5.4 样品的磁性

5.5 样品的电性

5.6 本章小结

参考文献

在 学 研 究 成 果

致谢