反钙钛矿结构Ga/SnCMn3纳米晶的磁性研究

摘要

反钙钛矿结构锰基化合物AXMn3(如GaCMn3和SnCMn3)因其晶体结构简单和功能属性丰富而具有很好的研究价值和潜在的应用前景，逐渐地引起了科研工作者的研究和关注。以往调节优化该体系化合物的各种功能属性，主要是通过化学掺杂的方法。通过改变样品晶粒尺寸或颗粒大小来也能有效调控材料的功能属性。在众多的制各纳米晶的方法中，高能球磨法因其设备简单，操作便利，成为制备纳米晶材料是一种很广泛的制备方法。本论文选取反钙钛矿结构锰基化合物GaCMn3和SnCMn3为研究对象，通过高能球磨法制备出GaCMn3和SnCMn3纳米晶材料。通过对比分析，研究了晶粒尺寸对样品的磁性及其磁热效应的影响，为该体系的材料设计提供重要的参考。本论文主要内容如下:
　　1、通过高能球磨的方法制备了不同晶粒尺寸的GaCMn3纳米晶样品，研究了其磁性质。当反铁磁态物质的尺寸减小到纳米级别，就会出现弱铁磁性，这是一个普遍的现象，这种弱铁磁性可以用未抵消的表面自旋模型得到很好的解释。但是，低温(5K)的块体GaCMn3是很好的反铁磁态，而GaCMn3纳米晶样品出现了强铁磁性（矫顽力高达HC=6.4kOe），这种强铁磁性的出现不能用未抵消的表面自旋模型来解释。我们提出一个新的解释途径:在GaCMn3纳米晶样品中，由于表面/界面的应力诱发了反铁磁态向铁磁态的转变，在晶粒表面形成了一层铁磁态外壳和在晶粒内部形成了反铁磁态的内核，这种核壳模型很好的解释了其反常的强铁磁性。
　　2、制备了不同晶粒尺寸的SnCMn3纳米晶样品，研究了其磁性随晶粒尺寸的变化;对比研究了GaCMn3和SnCMn3纳米晶样品的铁磁到顺磁转变处的磁热效应。SnCMn3在温度279K处是一个一级相变，伴随有晶格变化，晶粒尺寸减小后，磁熵变(-ΔSM)峰值显著减小而磁熵变的半峰高宽稍微增加，造成其相对制冷能力有所降低。另一方面，磁回滞被显著弱化。GaCMn3在温度246K处的转变是一个二级相变，晶粒尺寸减小后，磁熵变峰值有所减小而其磁熵变半峰高宽展宽明显，因此，其相对制冷能力得到稍微的改善。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 反钙钛矿晶体结构

1．3 锰基反钙钛矿化合物功能属性研究现状

1．3．1 负热膨胀

1．3．2 磁热效应

1．3．3 零电阻率温度系数

1．4 晶粒尺寸对反钙钛矿结构锰基氮化物的物性影响

1．5 本论文的选题背景，研究目的和意义

第二章 GaCMn3纳米晶的增强铁磁性与矫顽场

2．1 GaCMn3样品的制备与表征

2．1．1 块体GaCMn3及其纳米晶样品的制备

2．1．2 样品的结构表征

2．2 GaCMn3纳米晶的磁性

2．3 GaNMn3纳米晶的磁性

2．4 对比与讨论

2．5 小结

第三章 Ga／SnCMn3纳米晶的磁热效应

3．1 SnCMn3块体及其纳米晶的制备和表征

3．2 GaCMn3纳米晶的磁热效应

3．3 SnCMn3纳米晶的磁热效应

3．4 对比与讨论

3．5 小结

第四章 总结与展望

参考文献

硕士阶段发表的论文