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Lu_(1-x)Ca_xMnO_3的结构和磁热效应

欧伟强  
【摘要】:多年以来,钙钛矿稀土锰氧化物因其在磁存储、磁传感等多个方面具有广阔的应用前景而备受关注。作为一种强关联电子材料,钙钛矿稀土锰氧化物表现出复杂的磁性相变、金属-绝缘体相变、庞磁阻效应、多重铁性等有趣的物理现象。实验发现在La1-xAxMnO3、Nd1-xAxMnO3、Tb1-xAxMnO3等材料体系(A为掺杂元素)中存在着较大的磁熵效应。相对于其他的钙钛矿稀土锰氧化物,关于LuMnO3的研究并不多,且主要集中在晶体和磁结构及其稳定性方面。本论文使用固相反应法制备了在A位少量掺杂Ca后形成的Lu1-xCaxMnO3(0≤x≤0.6)系列多晶样品。使用X射线衍射(XRD)实验和拉曼散射实验检测样品的晶体结构;利用物理性质测量系统(PPMS,Quantum Design)测量了样品在不同温度下的磁性,并计算了磁熵温度曲线(-SM-T);使用X射线光电子能谱仪测量了样品的光电子能谱,并计算出不同Ca掺杂浓度下的Mn3+/Mn4+。对样品的相结构以及磁性进行了分析,具体实验研究结果如下: 1、X射线衍射及拉曼散射结果表明,在x=0时,样品为纯的六方P63cm相;在0.1≤x≤0.4时,样品中六方P63cm相与正交Pbnm相两相并存;当0.5≤x时,样品为纯的正交Pbnm相。 2、对样品的磁性测量表明,样品的铁磁磁化强度以及最大磁熵变均随着Ca掺杂浓度x的增加先增大后减小,在x=0.4时有最大值,且两者之间存在着确定的线性关系。 3、XPS测量结果表明,样品的Mn3+浓度随着Ca掺杂浓度的增加线性递减。在x=0.4时,Mn3+/Mn4+≈1,样品的铁磁磁化强度及最大磁熵变达到最大值,这是因为此时的Mn3+/Mn4+双交换作用最强。


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