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几种钙钛矿型氧化物结构和磁性研究

葛坚坚  
【摘要】:钙钛矿结构氧化物因其具有丰富的物理化学性质,如铁磁性、铁电性、压电性、和庞磁阻效应等,已成为当今凝聚态物理学研究的热点和前沿课题。 本文研究了BiFe03, Bi09La0.1Fe03, Bi0.8La0.2-xPbxFeO3(x=0-0.20), Bio 8La0.2-xBaxFeO3(x=0-0.20),Lao 67Sr0.15口0.18MnO3-δ和Mn:LaAlO3等几种钙钛矿氧化物的溶胶—凝胶合成条件、结构、磁性质和电输运性质的影响,主要取得了以下结果: 1.用溶胶—凝胶法制备了Bi0.8La0.2-xPbxFeO3(BLPFO,x=0-0.20)多晶样品并研究了其结构和性质的变化。X射线衍射研究表明随着x的增大样品的结构从赝四方(x=0)转变成赝立方(x=0.20)。当x=0.07时,BLPFO的Mr和Hc都减小到最小值(接近于零)。La和Pb共掺杂BLPFO多晶样品的剩余磁化强度随着x的变化表现出非单调变化而剩余极化强度表现出单调减小。 为了验证共掺杂BiFeO3铁磁性变化规律的普适性,用溶胶—凝胶法制备了Bi0.8La0.2-xBaxFeO3(BLBFO,x=0-0.20)多晶样品并研究了其结构和性质的变化。X射线衍射研究表明随着x的增大样品的结构从赝四方(x=0)转变成赝立方(x=0.20)。类似的,当x=0.07时,BLBFO的Mr也减小到最小值(接近于零),而后随着x的增大必迅速增大。La和Ba共掺杂BLBFO多晶样品的剩余磁化强度随着x的变化也表现出非单调变化。与La和Pb共掺杂不同的是,Ba的掺杂量到达5%时样品的Mr就已经减小到最小值,另一方面Ba的掺杂量到达20%时比相同Pb掺杂量的Mr要大得多。 2.研究了热处理条件对非化学配比La0.67Sr0.15口0.18MnO3-δ(LSMO)结构、磁性质和电输运性质的影响。虽然氧含量的改变并没有使结构发生改变,但其磁性质却发生了明显的变化。随着氧含量的增加,样品的居里温度从~280 K (空气中烧结)增加到~303 K(氧气中烧结)。我们合成的样品在居里温度附近磁化强度的突变致使该材料具有很好的磁热效应。最大磁熵变|⊿SM(T, H)|在居里温度Tc附近大于5 J/kg·K,表明该材料是一种很好的磁制冷材料。事实上,氧空位将直接影响LSMO的电输运特性,这样不但提升了LSMO的电阻值,而且降低了TMI值。 采用渗流模型拟合了LSMO电阻率—温度曲线,结果表明在低温范围,样品电阻率的来源主要是电子与电子之间的散射,样品在高温范围符合非绝热近似下的小极化子导电行为,而在金属—绝缘体相变的临近温区是两种载流子共同参与导电的结果。 3.用热扩散的方法在750℃(样品A)和1300℃(样品B)下分别制备了Mn离子掺杂单晶LaAlO3 (LAO),并对掺杂后样品的铁磁性进行了初步探索。样品A和样品B都表现出铁磁性,相同温度下,样品B的铁磁性比样品A要大得多。通过磁束缚子模型可知氧空位和锰离子对样品的铁磁性来源起主要作用。该研究成为钙钛矿型氧化物半导体磁掺杂的另一实例。


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