鈣鈦礦結(jié)構(gòu)錳氧化物的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、近年來，隨著金屬多層膜，磁隧道結(jié)和鈣鈦礦錳氧化物等材料中磁阻現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，以研究磁阻效應(yīng)的機理和應(yīng)用為目的的磁電子學(xué)迅速發(fā)展。這其中鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的稀土錳氧化物以其超大的磁阻值和豐富的物理內(nèi)涵而備受矚目。盡管人們對此已做了大量的工作，但是對這類氧化物的深入認識直至超大磁電阻效應(yīng)物理機制的合理解釋仍需做艱苦細致的努力。本論文選擇錳基鈣鈦礦稀土氧化物作為研究對象，系統(tǒng)地研究了與Mn相鄰的過渡金屬取代Mn離子后產(chǎn)生的B位的變化和B位原子之間的相互作

2、用對氧化物的結(jié)構(gòu)、磁性和磁阻性質(zhì)的影響，以及A位的取代對性質(zhì)的影響，希望對該系列化合物中電、磁性質(zhì)的變化規(guī)律和相互作用機理作出合理的解釋。 選擇了La<,0.7>Ca<,0.3>MnO<,3>作為母體化合物。并通過過渡金屬離子 Cr，Ti，Ni，F(xiàn)e對Mn離子取代來研究B位原子的變化對性質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Cr<'3+>因為與Mn<'4+>具有相同的電子形態(tài)而能夠參與雙交換作用，使摻雜Cr<'3+>的系列樣品的磁化強度隨 Cr

3、含量的增加而增加。而摻雜Ti<'4+>，Ni<'2+>，F(xiàn)e<'3+>離子的化合物雖然與Mn離子之間的相互作用各不相同，但引起的磁性變化卻是相同的。這四種元素的摻雜都提高了體系的電阻率。通過對這幾種過渡金屬取代的比較，發(fā)現(xiàn)在La<,0.7>Ca<,0.3>MnO<,3>中對 Mn 離子進行取代的離子和Mn離子之間的交換作用對磁性質(zhì)的影響并不起主要作用，摻雜引起的主要作用是致使Mn位的無序度增加和對雙交換作用的稀釋和阻礙。 目前n

4、=3的層狀鈣鈦礦研究較少，但是由于該化合物具有結(jié)構(gòu)可變性和理論上可以解釋磁轉(zhuǎn)換機理，對 Ca<,4-x>Bi<,x>Mn<,3>O<,10-δ>和 A 位缺失的La<,3-x>CaMn<,3>O<,10-δ>進行了深入的研究。在Ca<,4-x>Bi<,x>Mn<,3>O<,10-δ>(0=x=0.4)中隨Bi<'3+>含量的增加，發(fā)現(xiàn) Ca<,4-x>Bi<,x>Mn<,3>O<,10-δ>中磁化強度在x<0.2的范圍內(nèi)隨x增加而增強，

5、在高于0.2的摻雜范圍后隨x的增加而逐漸降低。這一區(qū)間的磁結(jié)構(gòu)是由基態(tài)x=0時的G—AFM向x=0.4時的C—AFM轉(zhuǎn)變的過程。這可以由Mn離子之間較強的超交換作用來解釋。在研究La<,x>Ca<,4-x>Mn<,3>O<,10-δ>(x=0～0.3)的電性和磁性時，發(fā)現(xiàn)A位離子失配對磁性的影響與二價金屬離子取代La<'3+>產(chǎn)生的結(jié)果相似，都使得鐵磁性增加，但在三層鈣鈦礦中的結(jié)構(gòu)有相對的彈性，因此磁電阻并沒有隨A位失配度的增加而增加。