非均质锰基钙钛矿的磁及输运特性研究

【摘要】：自从在锰基钙钛矿结构氧化物中发现超大磁电阻(CMR)效应以来,这类化合物引起了人们广泛的兴趣。CMR 效应普遍被认为是由磁场导致的Mn 自旋排列引起的,属于锰基氧化物的本征磁电阻行为。但由于CMR 现象仅仅在外加约几特斯拉的高磁场中才能观察到,因此远远不能满足应用。为了使这类材料能付诸于应用,人们研究了锰基氧化物的另一类磁电阻特性-非本征磁电阻效应,这类效应从本质上讲是通过控制材料中依赖于自旋的散射过程来得到的。通过控制颗粒边界、或者控制锰基钙钛矿与异质结构界面的自旋无序区的状态,在外加磁场作用下,自旋无序散射效应被削弱,从得到低场下的磁电阻效应。锰基钙钛矿以其近乎100%的自旋极化度,使其在该领域有着极大得能够用前景。 在本论文中,我们以La_(2/3)Ca_(1/3)Mn_(1-x)O_3为研究对象,通过采用不同的处理工艺,我们发现,这种非化学配比的锰基钙钛矿通过不同的处理工艺可以得到不同的非均质结构,而这种不同的非均质结构又能进一步控制材料中的自旋无序区,从而使其得到大的低场磁电阻效应。本文主要从以下几个方面来探讨非化学配比锰基钙钛矿的输运特性: 第一章简要介绍了与锰基钙钛矿的本征与非本征输运特征相关的理论、实验等研究概况及其应用前景,提出了本文的立论依据,指出了本文的研究意义。 第二章简要介绍了样品的制备工艺。 第三章研究了溶胶-凝胶法制备并高温烧结所得La_(2/3)Ca_(1/3)Mn_(1-x)O_3 的电及磁输运特性。得出如下结论:1)La_(2/3)Ca_(1/3)Mn_(1-x)O_3样品的微结构为:或多或少含有锰空位的La_(2/3)Ca_(1/3)Mn_(1-x)O_3 晶体、少量的岩盐层及自旋无序层。2)随x 增加,各样品的居里转变温度逐渐减小,并表现出随x 的增大而增强的双峰效应; 低温区由自旋无序散射引起的磁电阻效应随x 增大而增强,此外,低温下随温度下降而呈线性增加的隧道磁电阻效应也随x 的增加而增加。3)虽然采取同样的烧结温度,但非化学配比样品颗粒尺寸随x 的增大而减小。这为控制样品的颗粒尺寸提供了一个全新的方法。 第四章研究了溶胶-凝胶法制备并于中低温烧结所得La_(2/3)Ca_(1/3)Mn_(1-x)O_3 的电及磁输运特性。得出如下结论:1)中低温烧结样品微结构与高温样品并无本