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溶胶凝胶制备La_（1-x）Sr_xMnO_3材料及其微结构的共焦显微拉曼光谱研究

作　者: 黄春奎
导　师: 刘雪芹
学　校: 兰州大学
专　业: 凝聚态物理学
关键词: La1-xSrxMnO3 微结构 共焦显微拉曼光谱 双层结构
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


以La1-xSrxMnO3为代表的钙钛矿型材料由于具有独特的晶体结构、电子结构及输运性质，在磁存储、磁敏传感器、磁制冷、固体燃料电池和热控等领域有广阔的应用价值，引起了人们越来越多的注意和兴趣。研究发现，La1-xSrxMnO3材料的晶体结构和微结构都对电磁输运性质有较大的影响。本论文中，我们利用溶胶凝胶方法制备了不同Sr掺杂量的La1-xSrxMnO3块材和薄膜材料，主要利用共焦显微拉曼光谱等手段统研究了材料的微结构。主要内容和结果如下：一、通过简单的溶胶凝胶工艺，在相对较低温度（900℃）和较短时间（10h）内成功制备了单相多晶La1-xSrxMnO3块材，并通过溶胶凝胶旋涂方法在Si衬底上制备了薄膜材料，而通常文献报道采用固相反应法制备La1-xSrxMnO3块材时，需要反复研磨，为了得到纯相的材料，通常需要在高温（>1100℃）烧结较长时间（一周左右）。二、系统研究了Sr掺杂量对La1-xSrxMnO3块材和La1-xSrxMnO3／Si薄膜微结构的影响。实验表明，在掺杂范围内（0≤x≤0．3），La1-xSrxMnO3块材均为菱面体结构。随着掺杂量的增加，晶体的晶轴发生了变化，a轴逐渐减小，c轴逐渐增大。我们认为，这主要是由于Sr2+半径大于La3+，掺杂量增加时，样品的容差因子增大，晶格的畸变变小造成的。由于La1-xSrxMnO3薄膜与Si衬底之间的晶格失配，会在薄膜与衬底的界面处产生应力，这种应力使薄膜畸变成正交结构。在掺杂范围内（0（?）X（?）0．3），薄膜主要为正交结构，但也存在少量菱面体结构。随着掺杂量增大，菱面体结构的成分增大，这主要是因为Sr2+掺入，薄膜内晶格失配引起的应力有所减弱。三、研究了不同厚度的La0．9Sr0．1MnO3／Si薄膜的微结构，发现薄膜具有双层结构：在薄膜与衬底的界面处为正交结构，表层为菱面体结构。虽然在MOCVD方法制备的La0．83Sr0．17MnO3薄膜中也发现过类似结构，但在溶胶凝胶法所制备的La1-xSrxMnO3薄膜中，该现象的发现目前未见国内外文献报道。双层结构的出现与La0．9Sr0．1MnO3和Si的晶格失配有关，薄膜中沿不同晶轴分别产生了张应力和压应力，使得静态Jahn-Teller畸变增强造成的。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-26
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 La_(1-x)Sr_xMnO_3的晶体结构  11-17
    1.2.1 想钙钛矿晶体结构  11-12
    1.2.2 La_(1-x)Sr_xMnO_3晶体结构的畸变  12-17
      1.2.2.1 畸变钙钛矿结构  12
      1.2.2.2 容差因子  12-15
      1.2.2.3 Jahn-Teller畸变  15-17
  1.3 La_(1-x)Sr_xMnO_3的电子结构  17-18
  1.4 La_(1-x)Sr_xMnO_3材料的应用  18-19
  1.5 La_(1-x)Sr_xMnO_3结构对输运特性的影响  19-20
  1.6 本论文的基本构思和主要研究内容  20-22
  参考文献  22-26
第二章 拉曼散射的基本原理及样品的表征手段  26-39
  2.1 拉曼散射的基本原理和应用  26-32
    2.1.1 拉曼散射的经典和量子理论  26-29
      2.1.1.1 拉曼散射的经典解释  26-28
      2.1.1.2 拉曼散射的量子解释  28-29
    2.1.2 拉曼散射在材料研究中的应用  29
    2.1.3 共焦显微拉曼散射的特点和应用  29-32
  2.2 样品的其它表征手段  32-38
    2.2.1 X射线衍射  32-33
    2.2.2 热分析  33-35
      2.2.2.1 差热分析  33-34
      2.2.2.2 热重分析  34-35
    2.2.3 椭圆偏振光谱  35-37
    2.2.4 X射线能量色散谱  37-38
  参考文献  38-39
第三章 溶胶凝胶方法制备La_(1-x)Sr_xMnO_3材料  39-54
  3.1 La_(1-x)Sr_xMnO_3块材的制备  39-47
    3.1.1 La_(1-x)Sr_xMnO_3块材主要制备方法  39
    3.1.2 溶胶凝胶方法制备La_(1-x)Sr_xMnO_3块材  39-43
      3.1.2.1 溶胶凝胶法的基本原理和特点  40-41
      3.1.2.2 溶胶凝胶方法制备La_(1-x)Sr_xMnO_3块材  41-43
    3.1.3 La_(1-x)Sr_xMnO_3块材制备工艺研究  43-47
      3.1.3.1 烧结温度对La_(1-x)Sr_xMnO_3块材结构的影响  43-44
      3.1.3.2 La_(1-x)Sr_xMnO_3材料烧结过程中的机理研究  44-46
      3.1.3.3 La_(1-x)Sr_xMnO_3材料的组分分析  46-47
  3.2 La_(1-x)Sr_xMnO_3薄膜的制备  47-51
    3.2.1 La_(1-x)Sr_xMnO_3薄膜常见制备方法  47-48
    3.2.2 溶胶凝胶旋涂法制备La_(1-x)Sr_xMnO_3薄膜材料  48-50
    3.2.3 实验参数对薄膜均匀性影响  50-51
  3.3 本章小结  51-52
  参考文献  52-54
第四章 La_(1-x)Sr_xMnO_3块材微结构的研究  54-67
  4.1 X射线衍射研究La_(1-x)Sr_xMnO_3块材的结构  54-58
  4.2 La_(1-x)Sr_xMnO_3材料拉曼光谱的理论分析  58-60
  4.3 拉曼散射研究La_(1-x)Sr_xMnO_3块材的结构  60-63
  4.4 本章小结  63-65
  参考文献  65-67
第五章 拉曼光谱研究La_(1-x)Sr_xMnO_3薄膜的微结构  67-83
  5.1 X射线衍射分析分析La_(1-x)Sr_xMnO_3/Si薄膜的结构  67-68
  5.2 拉曼光谱研究Sr掺杂量对La_(1-x)Sr_xMnO_3薄膜结构的影响  68-73
  5.3 拉曼光谱研究厚度对薄膜结构的影响  73-80
    5.3.1 厚度引起薄膜的结构相变  73-76
    5.3.2 拉曼光谱研究La_(1-x)Sr_xMnO_3薄膜的结构相变  76-78
    5.3.3 La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3薄膜的双层结构模型及拉曼光谱验证  78-80
  5.4 本章小结  80-82
  参考文献  82-83
第六章 结论  83-85
  6.1 本论文的主要结果  83-84
  6.2 有待研究的问题  84-85
致谢  85

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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