电子自旋共振研究Bi_(0.2)Ca_(0.8)MnO_3纳米晶粒的电荷有序和自旋有序

摘要

利用溶胶-凝胶技术制备了不同晶粒尺寸的Bi_(0.2)Ca_(0.8)MnO_3,通过电子自旋共振研究了晶粒尺寸效应对Bi_(0.2)Ca_(0.8)MnO_3电荷有序和自旋关联的影响.电子自旋共振强度研究表明:晶粒尺寸的减小削弱了长程电荷有序转变,当晶粒尺寸减小到40 nm时,长程电荷有序转变完全消失;在顺磁区域,激活能随着晶粒尺寸的减小增加,表明铁磁耦合增强.所有样品线宽与温度曲线显示出典型的电荷有序特征,这表明在40 nm样品中短程电荷有序态仍然存在,电荷有序态强度不受晶粒尺寸减小的影响.在高温顺磁区域,居里-外斯温度随着晶粒尺寸的减小而降低,表明晶粒尺寸减小削弱了铁磁相互作用.因此,电荷有序态的压制不能归因于Bi_(0.2)Ca_(0.8)MnO_3纳米晶粒中铁磁双交换作用的增强.在纳米尺度的电荷有序锰氧化物中,无序的表面自旋破坏了表面反铁磁排列构型,从而引起了表面铁磁层.晶粒尺寸减小对长程反铁磁电荷有序的削弱比对短程铁磁有序的削弱更加显著,铁磁有序将逐渐占据优势,这使得电子自旋共振强度曲线上电荷有序转变峰消失.