稀土-IV-VI族稀磁半导体材料的合成与La-Cu-Sn合金相图研究

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稀磁半导体是利用磁性离子替代化合物半导体中的部分非磁性阳离子而形成的新型半导体材料。该类半导体中的载流子和局域磁矩之间存在有强烈的自旋-自旋交换相互作用,改变了能带结构和载流子的行为,从而带来了一些特殊的物理性质,如显著的磁光效应、磁输运性质和巨法拉第效应等等。稀磁半导体在磁性物理学和半导体物理学之间架起了一道桥梁,因此无论从理论还是从应用上来说都具有非常重要的意义,成为近年来国内外研究的热点。本论文探索研究了稀土-Ⅳ-Ⅵ族稀磁半导体材料的合成工艺,并采用平衡合金法测定了La-Cu-Sn三元合金相图473K等温截面。主要内容如下:1、稀土-Ⅳ-Ⅵ族稀磁半导体材料的合成工艺综合采用粉末冶金和高温熔化两种方法合成了系列Gd-Sn-Te体系合金,并利用X射线衍射仪、金相显微镜和差热分析仪分析了试样的相组成和相变。结果表明,两种方法制备的试样成分和组织均匀,元素Gd可以比较均匀的固溶到合金体系中,达到了所需的平衡态,满足相图和相结构研究的要求。2、La-Cu-Sn三元合金相图473K等温截面综合利用X射线衍射分析、差热分析、光学显微分析和电子显微分析等方法,测定了La-Cu-Sn三元合金相图473K等温截面。该等温截面由20个单相区、43个两相区、24个三相区组成。证实了该体系473K下已报道的11个二元化合物和5个三元化合物的存在,它们分别是:La5Sn3,La5Sn4,LaSn,La3Sn5,LaSn3,Cu3Sn,Cu6Sn5,CuLa,Cu2La,Cu5La,Cu6La;CuLaSn,Cu2LaSn2,CuLa2Sn4,Cu5LaSn,Cu9LaSn4。证实了4个二元化合物La11Sn10,La2Sn3,Cu4La,Cu13La的不存在,同时发现了一个新的三元化合物CuLa3Sn4。测定出Cu在Cu2LaSn2和CuLa3Sn4的固溶度分别约为7 at.%和6.6 at.%。
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