一价碱金属半掺杂的稀土锰氧化物中的电荷有序

摘要

本论文采用溶胶-凝胶法制备了Pr<,0.75>Na<,0.25>MnO<,3>、(Pr<,1-x>La<,x>)<,0.75>Na<,0.25>MnO<,3>(0≤x≤1.0)和Nd<,0.75>Na<,0.25>Mn<,1-x>Cr<,x>O<,3>(0≤x≤0.1)系列样品，并对样品的结构、磁性、电输运和热输运等性质进行了系统的研究。 对于Pr<,0.75>Na<,0.25>MnO<,3>样品，X射线衍射表明该样品为正交畸变的钙钛矿结构，在220 K附近磁化曲线上出现一明显的峰。通过室温和低温的电子衍射，发现当样品温度低于220 K时，在[101](或[101])方向除了基本的Brag衍射斑点外，还出现了超晶格斑点，从而为电荷有序提供了直接证据，由电子衍射花样得到了Mn<'3+>离子和Mn<'4+>离子在a-c平面呈“之”字形排列。通过进一步磁性测量和电子顺磁共振实验，发现样品在120 K到40 K温度区间反铁磁相和铁磁成分共存。在零磁场下，样品显示绝缘体特性，在较高磁场下电荷有序相被融化，出现绝缘体一金属转变，但是高场下的金属性并不满足自由电子气模型。 当Pr<'3+> 离子被较大离子半径的La<'3+> 离子替代后，(Pr<'1-x>La<,x>)<,0.75>Na<,0.25>MnO<,3>样品的的结构由x≤0.5的正交结构转变为x≥0.7的菱面体结构。电荷有序转变温度随A位平均离子半径(r<,A>)的增加而降低；当(r<,A>)≥1.203 A时，电荷有序现象消失。此外，x≥0.5的样品在很大温度范围内都具有较大的磁熵变，特别是x=0.7的样品，有望成为室温磁致冷材料。 B位Cr<'3+>离子替代对电荷有序也有较大影响，电荷有序转变温度随Cr<'3+>离子含量增加而降低；当x=0.03时，磁化曲线上标志长程电荷有序转变的峰消失；随着Cr<'3+>离子含量的进一步增加，样品出现了顺磁-铁磁态相变，在更低温度下，样品出现了反铁磁成分，反铁磁含量也是随x增加而增加。另外，Cr<'3+>离子的掺入对电输运性质也有较大影响。当x<0.03时，样品显示绝缘体特性；当x=0.04时，样品出现了绝缘体一金属转变；而随着Cr<'3+>离子含量进一步增加，绝缘体-金属转变消失。低温下出现的铁磁性和金属性可以用相分离理论来解释。

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3电荷有序中的研究热点

1.4一价碱金属半掺杂锰氧化物中存在的问题

1.5本论文的工作

第二章Pr0.75Na0.25MnO3的结构和物性

2.1 Pr0.75Na0.25MnO3的制备

2.2 Pr0.75Na0.25MnO3的相结构

2.3 Pr0.75Na0.25MnO3的磁性质

2.4 Pr0.75Na0.25MnO3的微观结构

2.5 Pr0.75Na0.25MnO3的电输运性质

2.6 Pr0.75Na0.25MnO3的热输运性质

2.7本章小结

第三章 (Pr1-xLax)0.75Na0.25MnO3的结构和物性

3.1(Pr1-xLax)0.75Na0.25MnO3的制备和结构表征

3.2(Pr1-xLax)0.75Na0.25MnO3的磁性质

3.3(Pr1-xLax)0.75Na0.25MnO3的电输运性质

3.4(Pr1-xLax)0.75Na0.25MnO3的磁熵变

3.5本章小结

第四章 Nd0.75Na0.25Mn1-xCrxO3的磁性和电输运特性

4.1 Nd0.75Na0.25Mn1-xCrxO3的制备和表征

4.2 Cr3+替代对Nd0.75Na0.25MnO3磁性质的影响

4.3 Cr3+替代对Nd0.75Na0.25MnO3电输运性质的影响

4.4本章小结

第五章总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢