Mn,Cu掺杂DyMnO3:合成、结构、磁性及介电性能研究

来源 :桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liusheng123321
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多铁材料是指在一定温度范围内,同一个相中包含两种及两种以上铁性(铁电、铁磁和铁弹等)的材料。拥有铁电有序和铁磁或反铁磁有序的磁电多铁材料,是目前研究的热点。这类多铁材料多数具有磁电耦合效应,使得其在信息存储方面有着潜在的应用。钙钛矿结构的锰氧化物是一类非常重要的而且被广泛研究的多铁材料,这类化合物的化学计量比对晶体结构和物理性质有着极其重要的影响。钙钛矿结构的锰氧化物对A位和B(Mn)位离子半径与价态具有非常大的容忍性,有助于我们对材料进行掺杂改性。正是由于这些特征,掺杂改性成为了研究该类化合物的一种重要的方法,即对钙钛矿结构的锰氧化物中的A、Mn位进行不同元素的取代。稀土锰氧化物如TbMnO3是较为典型的多铁化合物,被广泛研究。DyMnO3是与TbMnO3同构的正交钙钛矿化合物,其在大约39K存在一个磁相变,但其多铁性的相关研究报道很少。本文尝试通过研究A、B位离子掺杂对其结构和性能的影响来探究DyMnO3体系的多铁性。  本论文通过高温固相反应法合成 Mn、Cu掺杂 DyMnO3的固溶体,并对其结构、磁性以及介电性能进行研究,主要的研究成果如下:  1.在DyMnO3中A位掺杂Mn离子,形成Dy1-xMnxMnO3-δ固溶体,其固溶度范围为0.024-0.142。固溶体的晶体结构没有因为Mn的掺杂而发生变化,空间群仍为Pnma。随着Mn掺杂量的增加,晶胞参数a和c逐渐减小,晶胞参数b逐渐增大。随着Mn掺杂量的增加,固溶体的奈尔温度(TN1)逐渐增大,而居里常数以及有效磁矩随着Mn掺杂量的增加而减小。样品x=0.04在低温区存在三个相变过程,相变温度分别为34K、18K、7K。  2.通过在 DyMnO3中 A位掺杂少量 Mn离子,在 B位掺杂 Cu离子,形成Dy0.86Mn0.14Mn1-xCuxO3-δ固溶体,其最大固溶度为0.144。固溶体的结构仍然是空间为Pnma的正交钙钛矿结构。随着Cu掺杂量的不断增加,晶胞参数a和c不断减小,而晶胞参数b逐渐增大。固溶体的奈尔温度(TN1)随着Cu掺杂量的增加而逐渐升高,而居里常数以及有效磁矩随着 Cu掺杂量的增加而减小。(Dy0.86Mn0.14)Mn1-xCuxO3-δ固溶体存在三个介电反常现象。
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