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La_(0.67)Sr_(0.33-x-y)A_x□_yMnO_3(A=Ag,Cu)的室温磁电阻效应研究

刘兴民  
【摘要】:近些年来,人们发现在类钙钛矿锰氧化物R_(1-x)A_xMnO_3(R为La,Nd,Pr等稀土金属元素;A为Ca,Sr,Ba等碱土金属元素)中具有庞磁电阻(colossal magnetoresistance,CMR)效应,由于它在磁记录、磁传感器等方面具有潜在的应用前景,同时也包含着丰富的物理内容,因而引起了物理学界的广泛关注。 但是,目前这类磁电阻材料的实际应用仍然存在着许多问题,诸如:产生CMR现象所需的外加磁场非常大,通常需要几个特斯拉;材料磁电阻的峰值多出现在低温区内;产生磁电阻的温度范围很窄。这些因素都极大地限制了这种磁电阻材料的实际应用。目前很多研究集中在室温附近的低场磁电阻效应,另外通过不同元素的替代来研究磁电阻的温度稳定性。 这里,我们采用溶胶-凝胶法制备类钙钛矿锰氧化物La_(0.67)Sr_(0.33-x-y)A_x□_yMnO_3(A=Cu,Ag)的粉体,其中□代表空位,并对其结构、磁性和电输运性质进行详细的研究,我们得到了如下结果: 1.我们通过Rigaku Dmax-RB型旋转阳极式X衍射仪对其结构进行研究,得出用Cu或Ag部分替代Sr和少量Sr空位都能得到单相钙钛矿结构,没有其它的杂相。 2.我们采用日立S-570扫描电镜对粉体样品的形貌进行测试,得到粉体样品微粒的形貌为接近球形,而用不同的元素替代Sr时得到的平均粒径不同,对于掺Cu样品平均粒径大约为150纳米,而掺Ag的样品的平均粒径大约为100纳米。同时,我们还通过X射线分别测量了由粉体烧结成块体的晶粒粒径,同样得出掺Ag和Cu样品的颗粒粒径不同,分别为109.6纳米和145.0纳米,这个结果与用扫描电镜测得粉体的粒径基本一致,说明我们制备的块体样品中的晶粒粒径与粉体样品中的颗粒粒径基本相同。 3.通过用Cu或Ag部分替代Sr和少量Sr空位,使样品的居里温度和比饱和磁化强度比替代前的La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3材料显著降低,而起始磁化率反而增加。 4.对于掺Cu样品La_(0.67)Sr_(0.23)Cu_(0.1)MnO_3和La_(0.67)Sr_(0.15)Cu_(0.15)□_(0.03)MnO_3,我们得到1.8T磁场下的磁电阻峰值分别28.5%和23%,与峰值相对应的温度分别为328K和300K。 5.对于掺Ag样品La_(0.67)Sr_(0.13)Ag_(0.15)□_(0.05)MnO_3和La_(0.67)Sr_(0.13)Ag_(0.2)MnO_3,我们得到1.8T磁场下的磁电阻峰值分别40%和26%,与峰值相应的温度分别为333K和300K。 6.我们还得出一个对于应用很有意义的结果:对于La_(0.67)Sr_(0.13)Ag_(0.2)MnO_3和 河北师范大学硕士学位论文 L姗67Sro.13Ago.,5口。05MnO3样品磁电阻的温度稳定性明显改善,对于前者在290一315K 温度范围内,MR的变化幅度很小(从23.6%到25.7%再变为23.6%对应的温度为 290K到302K再到315K)而且磁电阻值也比较大;对于后者,在275一3lOK温度范围磁 电阻基本不随温度改变而改变,虽然在1 .ST磁场下磁电阻值仅仅有9%,但这对于应用 很有意义。 总之,用 Cu或Ag部分替代Sr和少量Sr空位,能显著提高样品的磁电阻和起始磁 化率,尤其是室温时样品的磁电阻可以显著地提高。同时可以改善样品室温磁电阻的磁 场灵敏度,以及室温附近磁电阻的温度稳定性。我们认为起始磁化率的提高很可能成为 导致磁电阻效应增强的一个因素。迄今为止,还未见室温附近具有类似的磁电阻温度稳 定性的CMR材料的相关报道。


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