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钙钛矿锰氧化物Sm0.5Ca0.5Mn1-xCrxO3的结构和磁电性质研究

作　者: 张晶
导　师: 李玉
学　校: 东北林业大学
专　业: 生物物理
关键词: 电荷有序 庞磁电阻 相分离 磁化强度
分类号: O611.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


双掺杂钙钛矿型锰氧化物具有庞磁阻效应(CMR),电荷有序(CO),电子相分离(EPS)等物理特性,这些特性引起了科学家广泛的研究兴趣。在钙钛矿锰氧化物系统中,自旋,电荷,轨道和晶格自由度之间存在强的相互作用。随着外部条件的改变(磁场,温度和掺杂量),铁磁-反铁磁,金属*绝缘等多重竞争相就会被诱发出来。本论文系统地研究了Cr掺杂Sm0.5Ca0.5Mn1-xCrxO3(x=0,0.025,0.05,0.10,0.20,0.30)系列样品的磁性和电输运性质。本文采用传统固相反应法制备了系列样品Sm0.5Ca0.sMn1-xCrxO3(x=0,0.025,0.05,0.10,0.20,0.30)。 X-ray衍射(XRD)确定了系列样品的微观结构及晶胞参数。利用物理性质测量系统(PPMS)获得系列样品的M-T, M-H, p-T和ρ-H曲线进行了测试。X-ray衍射图样显示,所有样品均具有良好的单相正交结构。在低温区域,由于Cr元素的掺杂,即使是在2.5%这样低的掺杂浓度下,样品的长程电荷有序(CO)已经被抑制。铁磁成分随着Cr掺杂量的增加而增加,直到x=0.10,铁磁成分又随着Cr的进一步增加而减少。本文详细分析了x=0.05样品的变磁相变及其起源,我们归结于相分离系统中电荷有序反铁磁相与铁磁相之间的相转变。随温度变化的电阻率曲线也说明了样品的电荷有序和庞磁阻效应。样品展示出金属磁性的转变特征,在无外加磁场的情况下,场冷却过程中转变温度是TM=75K。同时,样品又展示出不同的热滞特征。更进一步地说,对于x=0.05的样品,如果我们增加外部磁场,电阻率会降低。然而,我们认为,无论是变磁相变还是CMR效应,亦或是大的剩余电阻和与铁磁相相关联的较低的磁化强度值,所有这些性质都与相转变和相分离有关。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 引言  8-9
  1.2 研究现状及发展趋势  9-10
  1.3 研究内容、步骤及研究目的  10-12
2 ABO_3型锰氧化物的基本理论  12-27
  2.1 晶体结构  12-16
    2.1.1 理想晶体结构类型  12-13
    2.1.2 发生畸变的结构类型  13-15
    2.1.3 ABO_3型锰氧化物晶体结构的基本类型  15-16
  2.2 掺杂型锰氧化物的磁电学特性  16-20
    2.2.1 掺杂锰氧化物的磁性质  17-19
    2.2.2 掺杂锰氧化物的电输运性质  19-20
  2.3 ABO_3型锰氧化物的有序相  20-22
  2.4 两种交换作用模型  22-25
  2.5 JT效应与电—声子耦合  25-26
  2.6 本章总结  26-27
3 Sm_(0.5 )Ca_(0.5)Mn_(1-x)Cr_xO_3(0≤x≤0.30)的制备与结构表征  27-32
  3.1 引言  27
  3.2 制备原理与实验装置  27-30
    3.2.1 固相反应原理  27
    3.2.2 实验装置简介  27-29
    3.2.3 固相反应法制备Sm_(0.5)Ca_(0.5)Mn_(1-x)Cr_xO_3系列样品  29-30
  3.3 Sm_(0.5)Ca_(0.5)Mn_(1-x)Cr_xO_3系列样品的XRD结构表征  30-31
  3.4 本章总结  31-32
4 Sm_(0.5 )Ca_(0.5)Mn_(1-x)Cr_xO_3(0≤x≤0.30)样品的磁性和电输运性质  32-44
  4.1 引言  32-33
  4.2 测量系统与实验内容  33-34
    4.2.1 磁学与电学性质的测试设备介绍  33
    4.2.2 实验阶段需要进行的磁电测量  33-34
  4.3 Cr掺杂对SCMCO系统中电荷有序和磁有序的影响  34-39
    4.3.1 Cr离子的引入及SCMCO体系的M-T曲线分析  34-36
    4.3.2 Cr掺杂对铁磁成分自发磁化强度的影响  36-37
    4.3.3 Sm_(0.5)Ca_(0.5)Mn_(0.95)Cr_(0.05)O_3的M-H曲线及变磁相变分析  37-39
  4.4 Cr离子对SCMCO体系的电输运性的影响  39-42
    4.4.1 零场下SCMCO体系电阻率随温度变化特征  39-40
    4.4.2 外加磁场5T,SCMCO体系电阻率随温度变化特征  40-41
    4.4.3 CMR效应研究  41-42
  4.5 本章总结  42-44
结论  44-45
参考文献  45-50
攻读学位期间发表的学术论文  50-51
致谢  51-52

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 化学元素与无机化合物 > 性质
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