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Rietveld方法研究CaCu_xMn_(3-x)Mn_4O_(12)的晶体结构

于海梅  
【摘要】: 掺杂钙钛矿锰氧化物是一种具有庞磁电阻效应(CMR)的电子强关联体系,在磁记录、磁传感器、磁读出磁头等方面具有潜在的应用前景,已成为凝聚态物理和材料科学领域重要研究课题。 从器件应用的角度,人们致力于提高锰氧化物材料的低场磁电阻和降低磁电阻对温度的敏感性。具有类钙钛矿结构的铜锰氧化物CaCu_3Mn_4O_(12)引起了人们的广泛兴趣,原因在于CaCu_3Mn_4O_(12)不仅具有较大的低场磁电阻,磁电阻值具有很好的温度稳定性,而且其晶体结构具有特殊性。通过对CaCu_3Mn_4O_(12)进行掺杂处理可以调制材料的具体微结构,并进而影响其物理性质。本文利用标准的固相反应法制备了CaCu_xMn_(3-x)Mn_4O_(12)(x=0.2,0.4,0.6,0.7,0.8)锰氧化物粉末多晶样品,并用Rietveld全谱拟合方法对在不同温度测得的X射线粉末衍射谱进行拟合,研究样品在不同温度下的微结构和结构相变。结果表明,CaCu_(0.2)Mn_(6.8)O_(12)在303K到453K范围内均为立方相和三角相共存,空间群分别为Im3和R3。CaCu_(0.4)Mn_(6.6)O_(12)在303K到393K是单相(三角相),空间群为R3。在413K和453K时,我们认为可能不是单相结构,除三角相外还可能存在其他相。温度的变化会导致样品的结构发生畸变,甚至有新的相生成。随着温度的变化,氧原子的位置以及键长与键角发生了明显的变化,表明MnO_6八面体发生了晶格畸变。晶格常数与体积随着温度的变化也发生了变化。对于x=0.6,0.7,0.8的三个样品,其粉末X射线衍射谱的背景较高,成相质量不是很好,表明样品可能有非晶成分,固相反应法不适宜用来制备掺杂含量x大于0.6的CaCu_xMn_(3-x)Mn_4O_(12)样品。该体系的结构特征分析对探讨其电磁输运性质至关重要。


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