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具有庞磁电阻效应的稀土掺杂锰氧化物是凝聚态物理研究的重要领域。锰氧化物的载流子自旋极化率高,且在居里温度附近表现出很大的磁电阻效应,因此在自旋电子学中有潜在的应用前景。另一方面,锰氧化物是典型的强关联电子体系,其中电子的自旋、电荷、轨道自由度相互耦合。锰氧化物的研究将推动凝聚态物理的进一步发展,并为其它尚待解决的问题如高温超导机制等提供借鉴和解决方法。
本文研究了热处理制度对非化学配比La0.67Sr0.18□0.15MnO3-δ结构和输运性质的影响。利用溶胶-凝胶法制备了空穴掺杂型锰氧化物粉末多晶样品La0.67Sr0.18□0.15MnO3-δ的前驱体并对前驱体进行不同的热处理,得到最终实验样品。所有样品的X射线衍射结果用Rietveld全谱拟合的方法来分析,结果显示,在经过不同的热处理制度后样品的结构没有发生改变,都具有单相六方-菱面体结构,空间群为R-3c。由于烧结温度、烧结时间、烧结气氛和退火环境的变化,导致晶格常数的变化,这反映了不同的样品制备工艺会影响到晶格畸变的程度。Mn-O-Mn键角和O-Mn-O键角也偏离理想的180°、90°,说明晶格发生Jahn-Teller畸变,这是因为A位原子、锰原子和氧原子之间不匹配的摩尔比会在晶格中引入格点空位(包括阳离子空位和阴离子空位)和间隙原子,从而引起晶格的局部畸变。这些物理现象表明晶体结构和畸变直接影响锰氧八面体的键长和键角,该体系的结构特征分析对探讨其电磁输运性质至关重要。对La0.67Sr0.18□0.15MnO3-δ体系的电输运特性的分析表明:所有的样品都存在金属-绝缘体转变,外加磁场降低了样品的电阻率,同时使金属-绝缘体转变温度向高温区偏移。在低温范围样品的金属导电特性是由于单磁子散射造成的,样品在高温范围绝缘体特性是由于小极化子跃迁引起的,而在金属-绝缘体相变的临近温区两种载流子共同参与导电。相对于在空气中烧结的样品而言,在氧气中烧结或退火使得样品的电阻率降低。