鈣鈦礦氧化物Nd1-xSrxCoO3體系的磁性研究.pdf

1、由于鈣鈦礦鈷氧化物豐富的物理現(xiàn)象，近年來Ln1-xAxCoO3（Ln為三價稀土離子，A為二價堿土離子）體系被廣泛地研究。本文通過傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法合成了Nd1-xSrxCoO3（0.1≤x≤0.5）系列多晶樣品。通過對Nd1-xSrxCoO3系列樣品的XRD測試和分析，表明用固相反應(yīng)法制得的樣品呈單相。本文對Nd1-xSrxCoO3（0.1≤x≤0.5）系列樣品進(jìn)行了直流磁化強(qiáng)度、磁滯回線、交流磁化率、弛豫現(xiàn)象以及交換偏置現(xiàn)象的測試，并對

2、實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。
　　研究發(fā)現(xiàn)由于Sr摻雜，使一部分Co3+轉(zhuǎn)變?yōu)镃o4+，Co3+和Co4+的雙交換作用形成了鐵磁性團(tuán)簇。當(dāng)鐵磁顆粒鑲嵌在非磁基底上時，一個自旋無序的界面層或表面層形成。因此體系自發(fā)地相分離為鐵磁團(tuán)簇、非磁基底和自旋玻璃相。交流磁化率和弛豫現(xiàn)象的測試證實了低摻雜x≤0.2時，樣品為自旋玻璃/團(tuán)簇玻璃態(tài)。與錳氧化物不同的是：團(tuán)簇間的相互作用和自旋玻璃相共同導(dǎo)致了體系的玻璃行為。同時對于x=0.3～0.5這幾個樣

3、品，隨著摻雜量的增加，Co4+的數(shù)目增加，雙交換作用增強(qiáng)，鐵磁團(tuán)簇的尺寸和數(shù)目增加，使體系在高摻雜時表現(xiàn)出了鐵磁序特征。磁化曲線在高溫區(qū)出現(xiàn)了鐵磁有序態(tài)，又在更低的溫度下發(fā)生了亞鐵磁轉(zhuǎn)變。亞鐵磁轉(zhuǎn)變的原因是由于Co3+/Co4+與Nd3+磁矩的反向排列引起的。由于二者之間的耦合較弱，亞鐵磁轉(zhuǎn)變僅在低溫出現(xiàn)。由磁滯回線的測試，可以看到磁化強(qiáng)度在很高的外場下仍未達(dá)到飽和，這與自旋玻璃的模型一致。在自旋玻璃體系中有限的鐵磁團(tuán)簇鑲嵌在非磁基底中

4、，磁滯回線不可能達(dá)到飽和。由于Nd3+具有軌道角動量和自旋角動量，存在軌道-自旋耦合，提高了磁各向異性，因此樣品的矯頑場較大。
　　因此從總的趨勢上看，Nd1-xSrxCoO3體系存在清晰的相分離。本文得出了Nd1-xSrxCoO3體系的磁性相圖，低摻雜時為自旋玻璃/團(tuán)簇玻璃相，高摻雜時表現(xiàn)出鐵磁序特征。
　　在帶場冷卻條件下，對低摻雜樣品進(jìn)行了磁滯回線的測試，發(fā)現(xiàn)相分離體系Nd1-xSrxCoO3中存在交換偏置現(xiàn)象。在低場