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高阻相引入对La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3系统电子输运性质的影响

肖利霞  
【摘要】: 以锰基钙钛矿氧化物为代表的磁电阻材料,由于它们所表现出来的庞磁电阻(colossal magnetoresistance,简称CMR)效应在提高磁存储密度及磁敏感探测元件上具有十分广阔的应用前景,因而受到人们的广泛关注。同时,这类材料还表现出诸如绝缘体-金属转变、电荷有序、轨道有序以及相分离等十分丰富的物理内容,涉及到凝聚态物理、材料物理等的许多基本问题,一旦弄清了这些问题的微观物理机制,必将对凝聚态物理、材料物理等的发展和完善起到巨大的推动作用,这更加激发了人们对它的研究热情。但是,在早期的工作中,较大的CMR效应通常出现在高达几个特斯拉的磁场下,而且使用温度一般低于室温,呈现磁电阻效应的温度区域往往也很窄。因此,减小磁场量级和提高可操作的温度成为研究的焦点。一个能够提高磁电阻的有效方法是选择具有较高居里温度的材料作为母体,通过调节其组分,如在A位或B位掺入不同半径的离子或改变掺杂量等,CMR效应会得到很大提高。另外,以稀土锰氧化物纳米多晶体系为基体,引入第二相材料,如绝缘性氧化物、铁氧体磁性材料以及异质或不同颗粒尺寸的同质材料,能在低磁场下获得可观的磁电阻效应。研究表明在这种复合体系中的MR效应能够在很宽的温度范围内存在,这对实际应用是非常有意义的。 本论文主要以择优掺杂的钙钛矿锰基氧化物La2/3Ca1/3MnO3为基体,将其分别与高阻氧化物Cr2O3和Bi2O3进行复合,通过对它的颗粒边界进行异质改性,来改变La2/3Ca1/3MnO3基体边界的电、磁性质,从而达到改善磁电阻效应的目的,为研制宽温区、低磁场下具有明显磁电阻效应的磁电阻材料提供实验和理论基础。论文内容 包括如下几个方面: 1、简要概述了磁电阻效应研究进展及锰基钙钛矿氧化物丰富的物理性质,如晶体结构、电子特征、电和磁性质等的研究状况,介绍了两相复合体系在改善低场磁电阻效应方面的研究进展,在此基础上提出本论文的主要研究内容及意义。 2、具体介绍了钙钛矿锰基氧化物的制备工艺,包括固相反应法、溶胶-凝胶法及材料的复合工艺,并对不同制备工艺制备出的样品的影响做了详细的研究。研究La2/3Ca1/3MnO3的电、磁性质和磁电阻效应,结果发现烧结温度的高低影响颗粒尺寸的大小,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、磁输运性质和磁电阻效应。 3、研究了不同含量Cr2O3高阻相对(1-x)La2/3Ca1/3MnO3 / x Cr2O3复合体系的电、磁输运性质和磁电阻的影响。结果发现随着Cr2O3含量的增加,金属-绝缘体(M-I)转变温度Tp急剧降低,并且当Cr2O3含量x0.1时此转变消失。与此同时,电阻率随其含量增加而快速增大,尤其是与颗粒边界有关的低温电阻率。特别的是,我们在样品中观察到了较宽温度范围内显著增强了的磁电阻效应。 4、研究了(1-x)La2/3Ca1/3MnO3 / x Bi2O3复合体系和La2/3Ca1/3(Mn1-xCrx)O3掺杂体系的零场电输运行为,并与(1-x)La2/3Ca1/3MnO3 / x Cr2O3复合体系进行了比较,并简单定性的解释了比较结果。 5、全文小结。


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