鈣鈦礦型鈷氧化物的電磁輸運(yùn)性質(zhì)和超聲特性研究.pdf

1、本論文系統(tǒng)地研究了La<,1-x>Ca,,x>CoO<,3>(0≤x≤0.5)、La<,1/3>Sr<,2/3>Co<,1-x>Fe<,x>O<,3>(0≤x≤0.3)、La<,0.88>(Ca,Sr,Ba)<,0.12>CoO<,3>等鈣鈦礦結(jié)構(gòu)過渡金屬氧化物體系的超聲特性與電磁輸運(yùn)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了一些新的超聲異?，F(xiàn)象，探索了鉆氧化物體系中電一聲子、自旋聲子等各種耦合作用的規(guī)律，進(jìn)一步征實(shí)了具有中等自旋態(tài)的三價(jià)鈷離子為Jahn-Telle

2、r活性離子。 1. La<,1-x>Ca<,x>CoO<,3>(0≤x≤0.25)的超聲研究在20-300K溫區(qū)內(nèi)，測量了La<,1-x>Ca<,x>CoO<,3>(0≤x≤0.25)單相多晶樣品電阻率、直流磁化率和10MHz超聲縱波聲速與衰減的溫度譜。在未摻雜的LaCoO<,3>樣品中，在Co<'3+>離子的自旋態(tài)轉(zhuǎn)變溫度附近(90K)，直流磁化率和超聲都發(fā)現(xiàn)了明顯的異常。聲速的異常軟化來自于Co<'3+>的自旋態(tài)轉(zhuǎn)變。隨著C

3、a離子的摻入，當(dāng)x=0.05時(shí)，由于自旋態(tài)轉(zhuǎn)變造成的聲速軟化消失，表明少量的摻雜就會使得La<,1-x>Ca<,x>CoO<,3>中的自旋態(tài)轉(zhuǎn)變消失。隨著Ca摻雜量的繼續(xù)增加，超聲聲速又出現(xiàn)異常軟化，分析表明這種超聲異常來源于中等自旋態(tài)Co<'3+>離子Jahn-Teller效應(yīng)引起的強(qiáng)烈的電-聲子相互作用。對聲速模量的定量擬合表明，隨著摻雜量的增加，Jahn-Teller耦合能增大。這是由于摻雜量的增加引入更多的Co<'4+>，Co<

4、'4+>離子通過雙交換作用會使周圍的Co<'3+>離子穩(wěn)定在中等自旋態(tài)，增加了具有Jahn-Teller活性的Co<'3+>離子濃度，導(dǎo)致Jahn-Teller耦合能增大。但是隨著載流子濃度的進(jìn)一步增加，Co<'3+>離子不斷降低導(dǎo)致合作Jahn-Teller效應(yīng)逐步消失。該研究也表明超聲技術(shù)是研究磁性離子自旋態(tài)轉(zhuǎn)變效應(yīng)的一種有效手段。 2.La<,1/3>Sr<,2/3>Co<,1-x>Fe<,x>O<,3>體系的超聲特性研究

5、測量了La<,1/3>Sr<,2/3>Co<,1-x>Fe<,x>O<,3>(x=0，0.1，0.3)體系的超聲聲速譜，發(fā)現(xiàn)了起源于中等自旋態(tài)Co<'3+>的Jahn-Teller扭曲效應(yīng)所引起的聲速軟化現(xiàn)象。而且聲速軟化的最低點(diǎn)所對應(yīng)的溫度隨著Fe摻雜量的增加而向低溫移動(dòng)。分析表明這是由于Fe的摻雜削弱了材料的鐵磁性耦合，使得Co-O-Co的雙交換作用變?nèi)酰档土酥械茸孕龖B(tài)的Co<'3+>離子濃度，使得Jahn-Teller效應(yīng)變?nèi)酢?/p>

6、 3.La<,0.88>(Ca，Sr,Ba)<,0.12>CoO<,3>體系的超聲特性研究系統(tǒng)地測量了La<,0.88>(Ca，Sr,Ba)<,0.12>CoO<,3>體系的超聲聲速和衰減溫度譜，發(fā)現(xiàn)利用不同的堿土金屬元素替代時(shí)，起源于IS-Co<'3+>的Jahn-Teller扭曲所導(dǎo)致的聲速異常和衰減峰一直存在。超聲異常所對應(yīng)的溫度(T<,v>和T<,a>)隨著容忍因子t的增大向高溫區(qū)移動(dòng)，隨著方差因子δ<'2>的增大向低溫