錳氧化物中A位Ce摻雜的電、磁輸運行為研究.pdf

1、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)錳氧化物由于具有龐磁電阻效應(yīng)而引起人們的廣泛關(guān)注，這不僅是因為龐磁電阻具有巨大的潛在應(yīng)用前景，而且對其起因的了解涉及到很多基礎(chǔ)性的物理問題。近來，人們在對鈣鈦礦結(jié)構(gòu)錳氧化物進行電子型摻雜研究時，發(fā)現(xiàn)了許多新的現(xiàn)象和有待進一步研究的問題。因此，我們以LaMnO3為基礎(chǔ)，選擇用Ce4+對錳氧化物進行A位摻雜，并對比擇優(yōu)摻雜的La2/3Ca1/3MnO3 和La2/3Sr1/3MnO3，研究Ce離子的引入對錳氧化物的電、磁輸運行為的

2、影響。本文主要研究內(nèi)容概括如下： (1) 介紹鈣鈦礦結(jié)構(gòu)錳基氧化物的晶體結(jié)構(gòu)、電子特征、錳離子之間的交換相互作用以及錳基氧化物的電磁性質(zhì)。 (2) 采用固相反應(yīng)法制備了名義組分為La1-xCexMnO3的系列樣品，研究了燒結(jié)工藝對其電輸運行為的影響。研究表明：隨燒結(jié)溫度的降低，燒結(jié)時間的減少，樣品的絕緣體－金屬轉(zhuǎn)變溫度（Tp）向低溫移動，且其轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)間展寬、電阻率增大。在高溫區(qū)域(T>Tp)，La1-xCexMnO3

3、的系列樣品的導(dǎo)電行為符合絕熱小極化子模型。 (3) 在Ce摻雜濃度較低時(x<0.1)，樣品表現(xiàn)出絕緣體導(dǎo)電行為；當(dāng)Ce摻雜濃度在0.1～0.7之間時，隨著溫度的降低，樣品表現(xiàn)出絕緣體到金屬的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變溫度隨摻雜濃度的增加逐漸升高，而電阻率則不斷減??；當(dāng)Ce摻雜濃度超過0.7時(x>0.7)，樣品又開始呈現(xiàn)絕緣體導(dǎo)電特征。這些行為可能是由于Ce的替代摻雜在晶體中引起的尺寸效應(yīng)及A、B位上價態(tài)的無序所造成的。在LaMnO3中，Ce

4、離子的引入不僅在系統(tǒng)中出現(xiàn)Mn2+離子，而且引起的氧含量的過量也會讓系統(tǒng)中出現(xiàn)Mn4+離子。于是，系統(tǒng)中就會出現(xiàn)Mn3+-O-Mn4+間的雙交換作用與Mn3+-O-Mn3+ 以及Mn3+-O-Mn2+間的超交換作用之間的競爭；又由于電子－聲子之間的相互作用，使得La1-xCexMnO3中表現(xiàn)出相當(dāng)復(fù)雜的電、磁輸運行為。 (4)在低溫區(qū)域，一般溫度低于120Ｋ時，樣品都表現(xiàn)出電荷有序化的傾向。 (5) 通過Ce對CaMnO

5、3中的Ca的替代（Ca1-xCexMnO3），我們觀察到該體系有較高的絕緣體金屬轉(zhuǎn)變溫度、較低的電阻率和較大的磁電阻現(xiàn)象。 (6) 通過Ce對SrMnO3中的Sr的替代摻雜，我們觀察到在低摻雜（x＝0.1）的樣品中，由于Jahn-Teller有序而處于C型反鐵磁絕緣體態(tài)，這與由于eg電子之間庫侖排斥作用引起的A型或CE型反鐵磁絕緣體不同摻雜濃度的增加也會導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，x＝0.2，0.3時晶體處于四方相，x＝0.4時樣品變