【摘 要】
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复杂钙钛矿结构的Co基氧化物Sr3/RCo4O105+δ(R为Y或者Ln)具有独特的室温铁磁性和掺杂热电效应等,是由于其结构中的CoO4.5四面体层的氧空位有序、A位Sr2+:Y3+=3:1有序等因素
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复杂钙钛矿结构的Co基氧化物Sr3/RCo4O105+δ(R为Y或者Ln)具有独特的室温铁磁性和掺杂热电效应等,是由于其结构中的CoO4.5四面体层的氧空位有序、A位Sr2+:Y3+=3:1有序等因素共同决定的,引起研究者广泛关注。目前,对该材料体系的研究主要集中于Sr3YCo4O10.5+δ多晶块材及其铁磁性机理,对其他元素掺杂、顺磁态的输运和薄膜材料的报道较少。本论文制备了 A位掺杂的Sr4-xErxCo4O1O.5+δ系列多晶和Sr3YCo4O10.5+δ外延薄膜,通过XRD、SEM表征和ρ-T、S-T、M-T、M-H测试,倾斜SYCO薄膜测得激光感生电压(laser induced voltage,LIV)信号,系统研究了材料的相结构、热电、磁输运性质及其关联。采用固相反应法以1180℃/24h+1180℃/24h在空气中烧结制备了Sr4-xErxCo4O10.5+δ(x=0.4,0.6,0.8,0.9,1.0,1.2)多晶。随着掺杂增多,多晶由立方钙钛矿结构向四方相钙钛矿超结构演变:x=0.4为立方相,x=0.6时出现四方相超结构,且随Er掺杂量增加四方相逐渐增加,x=0.9～1.0时立方相全部转变为四方相,x=1.2时有Er203原料剩余。随Er掺杂量增加,晶粒细化,晶界增加;Sr4-xErxCo4O1O.5+δ多晶在90～300 K为半导体输运行为,随Er掺杂增加,电阻率和热激活能增大,主要是由于晶界增加和载流子浓度降低;多晶的热电势在300～650K随温度升高而降低,且随Er掺杂增加而增大,主要是掺杂后载流子浓度降低所致;x=0.6～1.2的多晶具有室温铁磁性,Tc≈320～335K,其铁磁性可能源于Sr2+ Er3+有序和G-type磁矩有序导致CoO4.5+δ层净磁矩不为零。采用PLD在不同激光能量下初步获得不同相结构的SYCO/LAO(001)外延薄膜:高激光能量(300 mJ)下生长的薄膜为四方相,低激光能量(200 mJ)下生长的薄膜为立方相。观察薄膜断面形貌得到立方相薄膜(4Hz,1Omin)的平均厚度为300～400 nm,推算沉积速率为0.1～0.15 nm/pulse;薄膜生长致密,平直衬底上薄膜为层+岛状形貌,倾斜衬底上薄膜主要为岛状形貌;四方相薄膜在4K和20K时有明显磁滞,立方相薄膜表现为顺磁性,不同相结构的薄膜表面垂直于磁场方向的磁化强度比平行于磁场方向大,表现出磁各向异性。分别测量了两种相结构的c轴倾斜薄膜在室温下的激光感生电压效应(LIV),初步得到了立方相薄膜有LIV信号,而四方相薄膜无LIV信号,初步讨论了 LIV信号与相结构、有序性等可能关联,有待进一步系统工作。
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