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Na、Fe掺杂对LaMnO_3体系的磁学和电学性质的影响

作　者: 陈影
导　师: 苗继鹏
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 钙钛矿结构 溶胶—凝胶法 磁输运 电输运性质 磁电阻效应
分类号: O482.54
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 66次
引　用: 1次
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内容摘要


近几年来,居里温度TC附近呈现出的庞磁电阻效应使钙钛矿锰氧化物La1-xAxMnO3 （A=Ca,Sr,Ba）成为人们研究的热点。目前,对稀土锰氧化物研究最多的是在A位进行二价碱土金属的掺杂,而关于一价碱金属掺杂的研究较少。为了丰富关于锰氧化物性质研究的材料,本文研究了在La位进行碱金属Na掺杂,在Mn位进行Fe掺杂的La1-xNaxMn1-yFeyO3 （x=0.17,0.25; y=0,0.05,0.08,0.10,0.12）体系的电学和磁学性质。本文通过用溶胶—凝胶法合成了La1-xNaxMn1-yFeyO3 （x=0.17,0.25;y=0,0.05,0.08,0.10,0.12）系列样品,并分别研究了A位掺杂和B位掺杂对体系性质的影响。A位Na掺杂对La1-xNaxMn0.9Fe0.1O3 （x=0.17,0.25）体系的性质有很大影响。磁性测试显示:随着Na含量的增加,跃迁相互作用和超交换相互作用之间相互竞争,结果导致TC的变化较小。同时Na含量的增加抑制了铁磁相互作用,促进了反铁磁相互作用,进而使饱和磁矩下降。输运性质研究显示:Na含量的增加,使磁性杂质增加,进而使杂质对电子的散射作用增加,从而导致电阻率的增加。对样品的电阻率各温区的性质研究发现,低温下由于电子—电子相互作用的增加,导致电阻极小值现象的出现。随着温度的增加,晶格振动散射部分和电子—声子的相互作用增强,使铁磁温区内电阻率的贡献主要来源于这两个部分。当温度达到TIM附近时,传导电子局域形成极化子,从而使温度继续升高时电阻率下降。在高温区由于势垒的作用,电阻率符合变程跳跃机制。在Mn位引入Fe离子对La0.83Na0.17Mn1-yFeyO3体系的影响也很大。XRD研究显示Fe的引入并没有改变晶格原有的结构,故可以忽略晶格变化对体系性质的影响。磁性结果显示随着Fe含量的增加,体系中铁磁相互作用受到抑制,反铁磁相互作用得以加强,从而导致TC向低温方向移动。这也导致随着Fe含量的增加,饱和磁矩下降。同时由于Fe掺杂量的增加,抑制了双交换相互作用,结果导致电阻率的迅速增加,电阻率的峰值温度TIM向低温方向移动。高温输运性质研究表明随着Fe掺杂量的增加,随机扰动也随之增加,从而使载流子局域体系在高温顺磁区域内的输运机制逐渐由小极化子的近邻跳越变成变程跳越。总之,对La1-xNaxMn1-yFeyO3体系的研究体现了掺杂对材料体系影响的共性,进一步丰富了锰氧化物研究的资料,为磁电阻材料的应用奠定了基础。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 课题背景  10-14
    1.1.1 锰氧化物的晶格及电子结构  10-13
    1.1.2 锰氧化物的磁电阻效应  13
    1.1.3 顺磁绝缘态的输运机制  13-14
  1.2 国内外在该方向上的研究现状  14-16
  1.3 本论文的研究目的及意义  16-17
第2章 样品的制备和实验方法  17-21
  2.1 样品的制备  17-19
    2.1.1 实验方法  17-18
    2.1.2 制备过程  18-19
    2.1.3 制备装置及原料  19
  2.2 样品的测试  19-20
    2.2.1 物相测试  19-20
    2.2.2 物理性质测试  20
  2.3 本章小结  20-21
第3章 La_(1-x)Na_xMn_(0.9)Fe_(0.1)O_3体系的磁性和电性质研究  21-37
  3.1 概述  21-23
  3.2 结果和讨论  23-35
    3.2.1 XRD表征  23-24
    3.2.2 磁性结果研究  24-26
    3.2.3 输运结果研究  26-35
  3.3 本章小结  35-37
第4章 La_(0.83)Na_(0.17)Mn_(1-y)Fe_yO_3体系的磁性和电性质研究  37-52
  4.1 引言  37-38
  4.2 结果与讨论  38-51
    4.2.1 XRD结果分析  38
    4.2.2 磁性结果分析  38-43
    4.2.3 电输运结果分析  43-48
    4.2.4 磁阻结果分析  48-51
  4.3 本章小结  51-52
结论  52-54
参考文献  54-59
攻读学位期间发表的学术论文  59-61
致谢  61

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 固体性质 > 磁学性质 > 磁性材料
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