钙钛矿Ca1-xLnxMnO3掺杂体系的纳米尺寸效应及磁性能研究

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钙钛矿锰氧化物由于其丰富的物理性质(如庞磁电阻效应、电输运、磁性能等)以及其潜在的应用前景受到了越来越多人的重视。不同的掺杂元素、不同的掺杂量甚至不同的尺寸都会导致体系的物理化学性质发生变化。本篇论文中,我们通过高温固相反应法和溶胶凝胶法制备了不同尺寸以及不同掺杂的CaMnO3粉体材料,并且从结构、电输运、磁性能等多个角度进行分析,并且就这些现象产生的机理进行了探讨。   第一章,简单介绍了钙钛矿锰氧化物的结构、电子分布以及相关的一些电输运和庞磁电阻效应等性质。介绍了CaMnO3的电子结构和能带分布,简单介绍了CaMnO3掺杂之后的电、磁性能发生的变化。   第二章,介绍了目前关于钙钛矿锰氧化物的合成方法,包括高温固相反应法、溶胶凝胶法、单晶以及薄膜的制备方法。并分布阐述了各个方法的优缺点。   第三章,通过溶胶凝胶法制备了不同纳米尺寸的Y0.1 Ca0.9MnO3样品,并通过X射线衍射表明样品结构基本保持不变。研究了样品晶粒尺寸变化对其磁性能的影响,通过M-T曲线我们发现样品中存在铁磁相,其居里相变温度在90K左右。通过M-H曲线发现随着晶粒尺寸的减少,样品饱和磁化强度和矫顽场增大。原因是由于Y0.1Ca0.9MnO3材料纳米化以后出现了磁有序和磁无序的相分离现象,形成一种以反铁磁母体中嵌入铁磁簇磁有序相为核、反铁磁或者顺磁的磁无序相为壳的核壳结构。与此同时,通过溶胶凝胶法制备了纳米尺寸的Ln0.2Ca0.8MnO3(Ln=Y、Dy、 Er)。观察Y0.2Ca0.8MnO3的M-T以及M-H曲线发现,样品出现轨道有序但是并没有发现交换偏置效应。观察Dy0.2Ca0.8MnO3和Er0.2Ca0.8 MnO3的M-T曲线发现存在类自旋玻璃现象。   第四章,通过高温固相反应法制备了不同掺杂量的CaMn1-xMoxO3系列样品,X射线衍射表明存在着明显的峰位移动,利用Unit Cell软件拟合X射线衍射数据得到样品的晶胞参数a、b、c和V,通过比较发现CaMn1-xMoxO3样品随着掺杂量的增加,存在结构相变。利用标准四引线法测量了不同样品的电输运曲线,发现所有样品表现出类半导体特性,随着温度的降低,样品电阻率增加。并且随着掺杂量的增加,样品电阻率增加。利用溶胶凝胶法制备纳米尺寸CaMn0.96Mo0.04O3粉体样品。比较块材和纳米尺寸CaMn0.96Mo0.04O3样品的X射线衍射数据,并未发现明显结构改变,通过ESR测量初步分析了两者的磁性能结构差别。
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