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用化学镀法制备的铜包覆La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3复合体系的研究

宋书建  
【摘要】: 自从在锰基钙钛矿结构氧化物中发现庞磁电阻(CMR)效应以来,因为它对科学研究和实际应用都有潜在的价值,这类化合物引起了人们广泛的兴趣。人们普遍认为CMR效应是由磁场诱导的Mn自旋排列引起的,属于锰基钙钛矿结构氧化物的本征磁电阻行为。然而,如果要使这些材料得到大的磁电阻值,大都必须要加上很强的磁场,且只在转变温度附近很窄的温度范围内有较大的磁电阻,而且转变温度一般远低于室温。这样就大大限制了此类材料的实际应用。为了使这类材料能付诸于应用,人们研究了锰基钙钛矿结构氧化物的另一类磁电阻特性-非本征磁电阻效应,这类效应可通过形成“磁性金属/中间层/磁性金属”结构而有望达到应用的目的。在本论文工作中,我们以低温烧结的La0.7Ca0.3MnO3作为磁性金属相,用特殊的化学镀方法把Cu包覆到La0.7Ca0.3MnO3颗粒周围,作为中间层,形成上述结构。我们发现,这类体系在输运性质上有着特别的特征,复合体系在低场下展示了特殊的的磁电阻效应。本论文主要包括以下几个方面: (1)对锰基钙钛矿氧化物的电子结构、本征磁电阻效应、非本征磁电阻效应及其机理做了简要的概述。并介绍了截止目前人们针对两相复合体系,改变铁磁金属及其之间的中间层以改善低场磁电阻效应方面所取得的一些进展。并在此基础上提出本论文所研究的内容和方向。 (2)介绍钙钛矿锰基氧化物的制备工艺,着重介绍了溶胶-凝胶法。研究了La0.7Ca0.3MnO3的电输运性质,指出烧结温度的高低将影响颗粒尺寸大小,导致表相和体相在结构中所占的比重不同,很大程度上影响了材料的电输运性质。 (3)详细描述了化学镀技术的发展概况,利用化学镀技术制备了铜包覆的La0.7Ca0.3MnO3粉末,并对这些粉体进行了结构和形貌分析,结构分析借助于X射线衍射(XRD),形貌分析借助于扫描电镜(SEM)。 (4)我们发现样品烧结温度对样品性质的影响很大,因为它直接决定边界上的铜及其化合物存在形式,最终我们确定了制备复合样品的最佳制备工艺。 (5)对我们制备的La0.7Ca0.3MnO3-Cu复合体系的电性质和磁电阻效应作了研究。发现在低场(0.3T)下,在500℃中煅烧的复合样品的电输运性质与本征的La0.7Ca0.3MnO3性质类似,这是由于电子输运受边界的影响最小。还发现了各向异性磁电阻效应,我们认为这种非本征的磁电阻的产生跟金属Cu的引入有关。我们认为,本征电输运峰值和非本征电输运峰值在复合体系中同时存在的结果,是两种电输运的叠加。


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