鈣鈦礦型錳氧化物的結(jié)構(gòu)、磁性及離子價態(tài)的研究.pdf

1、近些年來鈣鈦礦型錳氧化物(AMnO3)的研究一直受到廣泛的關(guān)注。一方面是由于不同價態(tài)的Mn離子之間的交換作用以及電荷-自旋-軌道有序-品格自由度之間存在強烈的相互作用，由此誘發(fā)產(chǎn)生了有序化、相分離和磁相變等有趣的物理現(xiàn)象；另一方面在發(fā)現(xiàn)La2/3Ba1/3MnO3鈣鈦礦型鐵磁薄膜室溫下的巨磁電阻效應后，由于其在磁記錄、磁傳感器等方面潛在的應用前景，使得該類化合物成為凝聚態(tài)物理學界的研究熱點之一。已有的研究表明，A位離子尺寸和價態(tài)的選擇，

2、可以控制Mn離子的價態(tài)和品格畸變，從而影響材料的磁性，電荷以及軌道有序；同樣與Mn相鄰的過渡金屬離子取代Mn離子后，-原子之間的相互作用對磁性和電子結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生影響。因此目前鈣鈦礦型錳氧化物的摻雜效應的研究已成為凝聚態(tài)物理中一個十分活躍的前沿領(lǐng)域。
　　 本論文首先簡單的概述了關(guān)于鈣鈦礦型錳氧化物體系的若干重要的實驗和理論的研究成果與最新進展，然后以鈣鈦礦結(jié)構(gòu)錳氧化物SrMn0.5Fe0.5O3和La1-xCaxMn0.5Fe0

3、.5O3(0≤x≤1)體系作為研究對象，通過各種表征手段，系統(tǒng)的研究了A、B位的摻雜效應、磁性離子之間的相互作用、材料的磁性和過渡金屬離子的價態(tài)，獲得了若干有價值的研究結(jié)果。
　　 本論文共分五章，每章的主要內(nèi)容概述如下：
　　 第一章首先簡要介紹了鈣鈦礦型錳氧化物的研究成果及其重要的應用價值。錳氧化物體系存在豐富的物理內(nèi)容，涉及金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變、電荷序、軌道序和相分離等許多凝聚態(tài)物理的基本問題，然后簡述了鈣鈦礦型錳氧化

4、物體系中幾種基本的物理機制，主要包括晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、磁有序結(jié)構(gòu)、電荷-自旋-軌道有序、Jahn-Teller效應、相分離、自旋及團簇玻璃態(tài)等，最后扼要地給出本文的研究目的、思路和研究內(nèi)容。
　　 第二章介紹了多晶樣品的制備方法、工藝流程以及樣品的各種物性測試方法和原理。
　　 第三章首先采用傳統(tǒng)的固相反應法制備了SrMn0.5Fe0.5O3陶瓷樣品，為了制備出單相的高質(zhì)量的多晶樣品，在制備樣品的過程中，我們對其中的關(guān)

5、鍵工藝步驟進行綜合優(yōu)化設計，然后對晶體結(jié)構(gòu)，磁性和離子價態(tài)進行了系統(tǒng)的表征與分析。X射線衍射譜的Rietveld擬合表明樣品屬于理想的立方鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)為a=b=c=3.843A，空間群為Pm3m(No.221)，在樣品的X射線衍射譜中沒有觀察到超晶格衍射峰，因此可以確定SrMn0.5Fe0.5O3中的Mn離子和Fe離子隨機占據(jù)著B位。X射線光電子能譜表明Mn離子為+3和+4的混合原子價態(tài)，F(xiàn)e離子為+3價。樣品在大于230K的

6、高溫區(qū)域呈現(xiàn)居里順磁特性，在小于230K的低溫區(qū)域樣品表現(xiàn)出自旋玻璃態(tài)行為，這種特性源于Mn離子和Fe離子之間的交換作用及自身價態(tài)和分布的不均勻性。由于Fe3+離子占據(jù)氧八面體的中心，對順磁區(qū)的穆斯堡爾譜測量表現(xiàn)為四級分裂。
　　 第四章研究了Ca摻雜的La1-xCaxMn0.5Fe0.5O3體系多晶樣品的結(jié)構(gòu)和磁性演化行為特性。發(fā)現(xiàn)隨著Ca摻雜量的增加，樣品的晶格常數(shù)和晶胞體積有所減小，多晶樣品的平均晶粒尺寸也有所減小，SEM