Fe位Ga摻雜對(duì)Sr2FeMoO6磁性及磁輸運(yùn)性質(zhì)的影響.pdf

1、近年來(lái),由于發(fā)現(xiàn)Sr2FeMoO6在室溫具有高達(dá)5％(H=1T)的磁電阻效應(yīng),引起了人們對(duì)這類(lèi)雙鈣鈦礦氧化物的研究興趣,能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算表明,理想的Sr2FeMoO6化合物是半金屬鐵磁體,而且其居里溫度高出室溫近100℃,以上特點(diǎn)使得Sr2FeMoO6成為可以用于室溫的自旋電子學(xué)器件的理想候選材料。摻雜是改變材料物理性質(zhì)的有效手段,本文選擇了對(duì)Sr2FeMoO6的B位Fe離子進(jìn)行摻Ga來(lái)改變材料內(nèi)部的磁性相互作用。本文要利用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法

2、合成Sr2Fe1-xGaxMoO6(0≤x≤0.6)系列的多晶樣品,并且對(duì)該系列樣品的磁性及磁輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。X射線衍射(XRD)分析表明,Ga離子的摻入沒(méi)有引入雜相,但隨著摻入的Ga離子含量的增加,B位的陽(yáng)離子有序度降低。這影響了體系的磁性,具體表現(xiàn)為抑制了Sr2FeMoO6中的鐵磁性,在整個(gè)系列樣品中觀察到了多種不同磁性相之間的轉(zhuǎn)換。在低摻雜部分,樣品還呈現(xiàn)出與Sr2FeMoO6相同的長(zhǎng)程鐵磁有序,但是居里溫度TC隨x的增加而

3、迅速降低。當(dāng)x=0.3和x=0.4時(shí),由于非磁性Ga離子的增多和陽(yáng)離子有序度的降低,樣品中的長(zhǎng)程鐵磁有序被分割為鐵磁團(tuán)簇,而B(niǎo)位無(wú)序度的增加導(dǎo)致了樣品中反鐵磁含量的增加。由于鐵磁/反鐵磁的競(jìng)爭(zhēng),低溫區(qū)域中出現(xiàn)無(wú)序的自旋玻璃相,存在凍結(jié)溫度Tf,這種自旋玻璃叫做再入自旋玻璃,從另一種分類(lèi)上也叫團(tuán)簇玻璃。隨Ga含量的進(jìn)一步增加,樣品中的鐵磁成分繼續(xù)減小,從而居里溫度TC繼續(xù)降低,這時(shí)體系中出現(xiàn)了經(jīng)典自旋玻璃相。當(dāng)x=0.6時(shí),由于Fe含量的

4、降低,樣品中的鐵磁成分已經(jīng)很少,這時(shí)順磁相向鐵磁相的轉(zhuǎn)變已經(jīng)消失,但在低溫區(qū)域觀測(cè)到了反鐵磁的轉(zhuǎn)變溫度Tf,值的注意的是在x=0.4的樣品中出現(xiàn)了交換偏置現(xiàn)象,交換偏置由于其在基礎(chǔ)研究有著豐富的物理內(nèi)涵,而應(yīng)用研究具有明確的應(yīng)用目標(biāo)和廣闊的市場(chǎng)前景,而成為近幾年的一個(gè)研究熱點(diǎn),但在雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物SFMO中發(fā)現(xiàn)交換偏置現(xiàn)象還是首次。本文對(duì)該體系的磁輸運(yùn)性質(zhì)也進(jìn)行了相應(yīng)的測(cè)試和分析,所有樣品都表現(xiàn)為半導(dǎo)體行為,在測(cè)量溫區(qū)內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)金屬

5、-半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變,但隨Ga含量的增加樣品的電阻升高,并對(duì)溫度的依賴(lài)程度變大,尤其是低溫部分。由于所有的樣品都是采用相同的工藝條件制備的,晶粒尺寸和晶粒邊界應(yīng)該不會(huì)有大的不同,所以磁電阻率隨Ga含量的變化主要是陽(yáng)離子有序度的降低,反位缺陷的增加引起的。x＜0.3的樣品的低場(chǎng)磁電阻(LFMR)明顯提高,Ga的摻入形成了非磁性的-Mo-O-Ga-O-Mo-,它作為自旋相關(guān)散射的勢(shì)壘減弱了亞鐵磁有序的磁相互作用,使得磁矩變小,并且趨向不再一致,這