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文檔簡介
1、雙鈣鈦礦錳氧化物因其獨特的結(jié)構(gòu)和磁電性質(zhì),以及在自旋電子學(xué)器件方面的潛在應(yīng)用,成為了錳氧化物領(lǐng)域研究的一個熱點。在本論文中,我們選取最典型的雙鈣鈦礦錳氧化物L(fēng)a2NiMnO6作為主要研究對象,按照結(jié)構(gòu)決定性能這一條材料學(xué)的基本規(guī)律,以調(diào)節(jié)B位Ni/Mn有序度為核心,實現(xiàn)對材料磁和輸運(yùn)性質(zhì)的調(diào)控,并探討了結(jié)構(gòu)和物性之間的內(nèi)在聯(lián)系。具體內(nèi)容如下:
第一章,從鈣鈦礦氧化物材料的基本結(jié)構(gòu)和物性出發(fā),介紹具有龐磁電阻效應(yīng)的鈣鈦礦錳氧
2、化物中一些基本概念,基于這些概念,重點綜述了以La2NiMnO6為代表的雙鈣鈦礦錳氧化物的一些基本性質(zhì)以及研究現(xiàn)狀。
第二章,制備并研究了La2NiMnO6多晶塊材的磁,電輸運(yùn)及磁電阻性能。磁性測量數(shù)據(jù)表明在樣品中存在著由Ni/Mn反位無序形成的反相邊界。變溫電阻率呈現(xiàn)半導(dǎo)體行為,可以用三維變程躍遷模型很好地進(jìn)行描述,表明樣品的電荷傳導(dǎo)機(jī)制服從三維變程躍遷模型。測量掃場的磁電阻發(fā)現(xiàn),磁電阻隨磁場變化曲線分成明顯的高場和低場
3、兩段區(qū)域,這與表現(xiàn)出隧穿磁電阻效應(yīng)的普通錳氧化物體系磁電阻類似。綜合以上實驗現(xiàn)象,我們認(rèn)為,La2NiMnO6體系出現(xiàn)低場磁電阻的本質(zhì)原因是電子躍遷通過反相邊界的自旋相關(guān)散射受到磁場調(diào)控。
第三章,在La位用Ca或Sr對La2NiMnO6空穴摻雜,研究了樣品結(jié)構(gòu),價態(tài),磁性質(zhì)等隨著摻雜濃度變化的規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),隨著空穴摻雜濃度的增加,A位平均價態(tài)的降低是通過B位Ni價態(tài)的提高,即從+2價變+3價來進(jìn)行補(bǔ)償。同時,隨著摻雜濃
4、度的增加,樣品B位Ni/Mn反位無序引發(fā)的反鐵磁反相邊界增多。反鐵磁反相邊界和Ni/Mn有序鐵磁區(qū)耦合產(chǎn)生了交換偏置效應(yīng)。在上述工作基礎(chǔ)上,通過對比在固定摻雜濃度下,分別用二價Ca,Sr和Ba元素?fù)诫s樣品的晶體結(jié)構(gòu)和磁性能,進(jìn)一步研究了它們隨著A位平均離子半徑的變化規(guī)律。
第四章,通過在Ni位用非磁性離子Zn摻雜,得到La1.8Sr0.2Ni1-xZnxMnO6(0≤x≤0.5)的系列樣品,晶體結(jié)構(gòu)和磁性能研究發(fā)現(xiàn)鐵磁轉(zhuǎn)變
5、溫度(TC)隨著Zn摻雜量的增加而減小,而飽和磁矩(MS)的值是先增加,在x=0.2處,達(dá)到最大值,但隨著Zn摻雜量進(jìn)一步增加則減小。這一行為可以理解為,非磁性的Zn離子在摻雜過程中,同時部分取代了鐵磁和反鐵磁區(qū)域的Ni離子,這兩個不同位置的取代對飽和磁矩產(chǎn)生了相反的效果。交換偏置場(HE),矯頑場(HC),和飽和場(HS)隨著Zn摻雜量的變化趨勢進(jìn)一步確認(rèn)了這一推測。
第五章,在本章節(jié)中,以La1.8Sr0.2NiMnO
6、6為母體材料,對B位Ni/Mn比例為1∶1的附近作微調(diào),得到La1.8Sr0.2Ni1-xMn1+xO6(| x|≤0.2)的系列樣品并進(jìn)行了晶體結(jié)構(gòu)和磁性能表征。利用雙鈣鈦礦錳氧化物研究中的一些概念,如反位無序,超交換相互作用,來理解這些結(jié)果。我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)樣品中Ni/Mn比例在1∶1時,材料有序度最高,鐵磁轉(zhuǎn)變溫度也達(dá)到最大值。磁場強(qiáng)度隨溫度變化曲線顯示,出現(xiàn)低溫磁轉(zhuǎn)變的樣品和體系中存在Mn4+/Mn3+有很大的關(guān)聯(lián)。結(jié)合進(jìn)一步的低溫
7、磁滯回線測量和分析表明,雙鈣鈦礦La2NiMnO6出現(xiàn)反位無序時,Ni-O-Ni可能為反鐵磁相互作用,而Mn-O-Mn則為順磁相互作用。
第六章,本章通過對比La2NiMnO6研究了同構(gòu)的Y2NiMnO6的晶體結(jié)構(gòu)和磁性能。通過Rietveld結(jié)構(gòu)精修擬合X射線衍射數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)Ni/Mn高度有序的排列在雙鈣鈦礦的B位,但仍然有少量Ni/Mn無序排列區(qū)。磁性能測量發(fā)現(xiàn)樣品在遠(yuǎn)高于長程鐵磁轉(zhuǎn)變溫度(TC=85K)的某個溫區(qū),就有
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