電荷失配效應(yīng)對電荷有序態(tài)影響的超聲研究.pdf

1、過渡金屬錳氧化物因其表現(xiàn)出的巨磁阻(CMR)效應(yīng)而得到人們的廣泛關(guān)注。出于該體系是自旋、電荷、軌道和晶格高度關(guān)聯(lián)的體系，因而各種相互作用的存在(雙交換作用、超交換作用、電聲子相互作用等)和它們之間的相互競爭導(dǎo)致了復(fù)雜的電磁性質(zhì)以及各種有趣的物理現(xiàn)象如電荷有序、相分離等。其中的電荷有序現(xiàn)象近年來更是得到了人們的廣泛研究。相比于堿土金屬摻雜，堿金屬摻雜錳氧化物被研究的尚少，最近人們在堿金屬摻雜錳氧化物中也觀察到了電荷有序現(xiàn)象。超聲聲速和衰減

2、對固體材料中的各種相變很敏感，因而是研究電荷有序相變和相分離的有效方法。 本論文采用超聲測量手段研究了一價堿金屬摻雜對電荷有序穩(wěn)定性的影響，分析表明電荷失配效應(yīng)是抑制電荷有序轉(zhuǎn)變和導(dǎo)致相分離現(xiàn)象增強(qiáng)的主要因素。同時我們還研究了不同摻雜離子對雙層狀錳氧化物電輸運(yùn)性質(zhì)的影響。1.Nd0.75Na0.25MnO3中局域電荷有序態(tài)的超聲研究 對Nd0.75Na0.25MnO3多晶單相樣品的超聲特性和電磁性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表

3、明，Nd0.75Na0.25MnO3在180K附近超聲聲速出現(xiàn)軟化，同時伴有—寬大的超聲衰減峰。分析認(rèn)為，這種超聲異常主要來源于Jahn-Teller效應(yīng)引起的電-聲子相互作用，并因此導(dǎo)致了電荷有序相變。電阻的微分曲線上并未發(fā)現(xiàn)有異常，而通常在電荷有序相變處微分曲線會出現(xiàn)微分峰，經(jīng)分析認(rèn)為Nd0.75Na0.25MnO3中的電荷有序態(tài)是一種短程局域的電荷有序，因而在電阻上無法看出異常。經(jīng)擬合發(fā)現(xiàn)，Nd0.75Na0.25MnO3的導(dǎo)電機(jī)

4、制符合莫托(Mott)的可變程躍遷模型(VRH)。 2.(Nd0.75Na0.25)x(Nd0.5Ca0.5)1-xMnO3中電荷失配效應(yīng)的超聲研究對(Nd0.75Na0.25)x(Nd0.5Ca0.5)1-xMnO3多晶單相樣品的超聲特性和電磁性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明，隨著鈉摻雜量的增加，電荷有序相變溫度Tco向低溫移動，同時低溫端磁化強(qiáng)度增大，并且電荷有序態(tài)趨向于不穩(wěn)定和短程化。超聲縱波聲速從室溫開始隨著溫度的降低逐漸減

5、小，在Tco之后聲速急劇硬化并伴隨有衰減峰的出現(xiàn)。這種超聲異常表明體系中存在著強(qiáng)烈的電—聲子相互作用，該電—聲子耦合來源于Mn3+的Jahn-Teller效應(yīng)。對縱波模量軟化部分的擬合顯示，隨著鈉的摻入，反映Jahn-Teller效應(yīng)大小的Jahn-Teller耦合能EJT變小。除了電荷有序相變附近出現(xiàn)的衰減峰外，我們還發(fā)現(xiàn)在更低溫度有—衰減峰，我們認(rèn)為這是由于相分離導(dǎo)致的。隨著鈉摻雜量的增加低溫衰減峰向高溫移動，最終和高溫端的衰減峰合

6、并為一寬大峰，反映出相分離的趨勢變的越來越明顯。經(jīng)分析認(rèn)為電荷失配效應(yīng)是導(dǎo)致電荷有序被抑制，Jahn-Teller耦合能EJT變小和相分離趨勢增強(qiáng)的主要因素。 3.LnSr2Mn2O7(Ln：La、Nd、Pr)的電輸運(yùn)性質(zhì)研究研究了不同稀土離子摻雜體系LnSr2Mn2O7(Ln：La、Nd、Pr)的電輸運(yùn)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)在LaSr2Mn2O7體系中，在170K附近出現(xiàn)了類一級的金屬絕緣態(tài)轉(zhuǎn)變，隨著摻雜離子半徑的減小，這種金屬絕緣態(tài)轉(zhuǎn)變

7、逐漸不明顯直至消失，對電阻的微分曲線顯示所有樣品在低溫下都發(fā)現(xiàn)有電子晶格耦合作用的再出現(xiàn)，隨著摻雜離子半徑的減小這種再出現(xiàn)的電子晶格耦合作用被抑制，同時電荷有序相變溫度Tco和反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度TN向低溫移動。所有樣品的高溫端電阻都能很好的用VRH模型擬合，且隨著摻雜離子半徑的減小電子局域化程度變大，宏觀上反映為電阻率的增大。由此可見在雙層狀錳氧化物中改變稀土摻雜離子對電荷有序態(tài)的影響與具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的不同，造成不同的原因需做進(jìn)一步的深入研