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钙钛矿稀土锰氧化物的巨磁阻抗效应

作　者: 黄清芳
导　师: 胡季帆
学　校: 山东大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 钙钛矿锰氧化物溶胶凝胶法磁阻抗效应居里温度纳米晶
分类号: O614.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

钙钛矿锰氧化物La1-xAxMnO3 (A=Ca, Ba, Sr和Pb)具有庞磁阻效应(CMR),但是CMR效应需要很大的磁场,近年来发现的巨磁阻抗(GMI)在很小的磁场下有很大的响应受到广大科研工作者的研究。人们通常用低价阳离子元素比如Ca、Ba、Sr、Pb等部分替代LaMnO3中La的位置(A位掺杂)或用Fe、Co、Ni等来替代Mn的位置(B位掺杂)来研究他们的磁阻特性。本论文主要研究A位掺杂和B位掺杂对钙钛矿锰氧化物磁阻抗的影响。本论文的工作主要得到如下结论：1.空间结构：我们用溶胶凝胶法制备La0.75Sr0.25MnO3,La0.67Ca0.33MnO3,La0.70Ca0.30MnO3,La0.67Ca0.32Fe0.01MnO3纳米晶材料和固态烧结法制备La0.7Sr0.3MnO3样品。通过X光谱分析,掺杂后的空间结构基本不变。说明钙钛矿结构相当稳定。2.采用溶胶凝胶法制备的La0.75Sr0.25MnO3,在室温条件下,样品的直流磁电阻效应很小,在H=600 Oe的外加磁场时仅为-0.8%。在外加磁场H=600 Oe,交流磁电阻效应ΔR/Ro的最大值可达-17.90%,磁阻抗效应ΔZ/Z0最大值可达-8.2%。3.采用传统固态烧结法制备La0.7Sr0.3MnO3材料,在室温情况下,样品的磁电阻,磁电抗,磁阻抗效应都随样品厚度的增加而增加。当外加磁场H=760 Oe时,样品厚度为4.5 mm的交流磁电阻效应ΔR/R0最大值可达-13.9%,磁阻抗效应ΔZ/Z0最大值可达-2.9%。4.采用溶胶凝胶法制备La0.67Ca0.33MnO3纳米晶材料样品金属-绝缘体的相变温度约为268 K。外加磁场H=1 kOe时,La0.67Ca0.33MnO3纳米晶材料在居里温度附近的直流磁电阻效应ΔR/R0最大值能达到-24%。外加磁场H=1 kOe,样品的最大负磁电阻效应ΔR/R0值和最大负磁阻抗效应ΔZ/Z0值分别为-38.2%和-25.6%。然而在交流频率f=30 MHz时,样品在低温下(T<248 K)出现正磁电抗效应和正的磁阻抗效应。在高温(T>275 K)低频下样品出现较小的正磁电阻效应、正磁电抗效应和正磁阻抗效应。5.采用溶胶凝胶法制备La0.70Ca0.30MnO3纳米晶材料样品的直流电阻随温度显示出双波峰的现象,随着交流频率的上升样品电阻的双峰现象逐渐减弱到f=30 MHz时完全消失。样品在外加磁场H=1 KOe时的最大交流磁电阻、磁电抗、磁阻抗值分别为-11.5%,-2.2%,-4.2%。6.采用溶胶凝胶法制备La0.67Ca0.32Fe0.01,MnO3纳米晶材料,样品从绝缘非金属相到导电金属相的相变温度为T=260 K。外加磁场H=600 Oe,在温度T<260 K时,样品的最大磁电阻效应ΔR/R0可以达到-24.9%；在T>260 K时,样品的磁电阻效应ΔR/R0紧能达到-2.1%。外加磁场H=600 Oe,在T<260 K时样品呈现负磁电抗效应和负磁阻抗效应。在T>260 K时样品呈现正磁电抗效应和正磁电抗效应。

全文目录

中文摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
符号表  12-13
第一章引言  13-26
  §1.1 巨磁阻抗效应研究背景及意义  13
  §1.2 几种常见的巨磁阻抗材料体系  13-15
    1.2.1 非晶丝材料  14
    1.2.2 非晶薄带材料  14-15
    1.2.3 纳米磁性材料  15
  §1.3 巨磁阻抗的机理  15
  §1.4 钙钛矿庞磁阻氧化物材料  15-21
    1.4.1 钙钛矿锰氧化物的结构  15-16
    1.4.2 钙钛矿锰氧化物的磁性与传输特性  16-21
      1.4.2.1 钙钛矿锰氧化物的磁性  16-18
      1.4.2.2 钙钛矿锰氧化物磁阻效应  18
      1.4.2.3 双交换理论  18-19
      1.4.2.4 晶场效应与Janh-Teller畸变  19-20
      1.4.2.5 电子相分离  20-21
      1.4.2.6 钙钛矿锰氧化物与巨磁阻抗效应  21
  §1.5 巨磁阻抗效应的应用  21
  §1.6 本论文的工作  21-23
  参考文献  23-26
第二章样品的制备与测量  26-30
  §2.1 样品的制备  26
  §2.2 样品结构与表征  26-27
  §2.3 样品巨磁阻抗特性的测量  27-28
  参考文献  28-30
第三章 Sol-Gel La_(0.75)Sr_(0.25)MnO_3纳米晶材料的室温巨磁阻抗效应  30-38
  §3.1 La_(0.75)Sr_(0.25)MnO_3纳米晶材料的结构分析  30-31
  §3.2 La_(0.75)Sr_(0.25)MnO_3纳米晶材料的巨磁阻抗特性  31-35
  §3.3 小结  35-36
  参考文献  36-38
第四章固态烧结法La_(0.70)Sr_(0.30)MnO_3材料的巨磁阻抗效应与厚度的关系  38-47
  §4.1 La_(0.70)Sr_(0.30)MnO_3材料的结构分析  38-39
  §4.2 La_(0.70)Sr_(0.30)MnO_3材料的巨磁阻抗特性  39-44
  §4.3 小结  44-45
  参考文献  45-47
第五章 Sol-Gel La_xCa_(1-x)MnO_3纳米晶材料的低温巨磁阻抗效应  47-66
  §5.1 Sol-Gel La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3纳米晶材料的低温巨磁阻抗效应  47-58
    5.1.1 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3纳米晶材料的结构与微结构分析  47-48
    5.1.2 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3纳米晶材料的低温巨磁阻抗特性  48-55
    5.1.3 小结  55-56
    参考文献  56-58
  §5.2 Sol-Gel La_(0.70)Ca_(0.30)MnO_3低温巨磁阻抗效应  58-66
    5.2.1 La_(0.70)Ca_(0.30)MnO_3纳米晶材料的结构与微结构分析  58-59
    5.2.2 La_(0.70)Ca_(0.30)MnO_3纳米晶材料的低温巨磁阻抗特性  59-64
    5.2.3 小结  64-65
    参考文献  65-66
第六章 Sol-Gel La_(0.67)Ca_(0.32)Fe_(0.01)MnO_3纳米晶材料的低温巨磁阻抗效应  66-76
  §6.1 La_(0.67)Ca_(0.32)Fe_(0.01)MnO_3纳米晶材料的结构与微结构分析  66-67
  §6.2 La_(0.67)Ca_(0.32)Fe_(0.01)MnO_3纳米晶材料的低温巨磁阻抗特性  67-73
  §6.3 小结  73-74
  参考文献  74-76
第七章总结与展望  76-79
  §7.1 总结  76-78
  §7.2 展望和后续工作  78-79
致谢  79-80
攻读硕士学位期间发表或投稿学术论文及获奖情况  80-81
学位论文评阅及答辩情况表  81

钙钛矿稀土锰氧化物的巨磁阻抗效应

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