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自从人们在钙钛矿结构锰氧化物中发现了超大磁电阻(CMR,Colossal Magnetoresistance)效应以来,这类化合物一直是材料科学、凝聚态物理等领域的研究热点。尽管这类材料的磁电阻值(MR)很大,但是通常出现在极低温,并且在一个很窄的温度范围内,而且需要加很大的磁场,这就大大限制了该类材料的实际应用。因此,很多研究人员正致力于通过掺杂、填隙等方法改变该类材料内部的微观结构,研究其电磁输运性质,同时期望在室温附近以及较低的外加磁场下得到较大的磁电阻效应。本文通过化学镀法成功地制备了La0.7Ca0.2Sr0.1MnO3 (LCSMO)/Pd复合体系和La0.7Ca0.2Sr0.1MnO3 (LCSMO)/Pd/Ni复合体系,并系统地研究了这两个体系的结构、电磁特性以及磁电阻特性,探讨了其机理。本论文共分为五章:
第一章介绍了有关锰基钙钛矿氧化物的相关理论、研究进展及其应用现状,在此基础上提出了论文选题和研究的意义。
第二章介绍了样品的制备方法,包括固相反应法和化学镀法(化学镀镍和化学镀钯)。
第三章主要以钙钛矿结构锰基氧化物La0.7Ca0.2Sr0.1MnO3为基体,通过化学镀的方法将Pd金属引入了LCSMO母体的晶界。Pd的加入没有改变体系的居里温度Tc,但是极大地降低了电阻率ρ,且发现金属--半导体转变温度Tp向高温漂移。由于非磁性Pd的掺入,使得比饱和磁矩随着掺Pd量的增加而减小。掺入Pd后,所有的复合样品的本征MR均得到了较大的提高。室温下,其中,镀钯时间为40min的复合样品在305K处,3kOe和20kOe外加磁场下,分别得到了约11%和35%的磁电阻。我们认为,分布于晶界处的Pd起了很重要的作用。Pd的存在会加强LCSMO颗粒间的磁作用,对样品的边界有一种修复作用。
第四章利用化学镀方法制得了La0.7Ca0.2Sr0.1MnO3/Pd/Ni复合体系。研究表明,所掺入的Ni存在于Pd周围,而对基体LCSMO的晶体机构几乎没有什么影响。随着掺Ni量的增加,复合体系电阻率减小,但Tp及Tc几乎保持不变。由于铁磁性Ni的掺入,比饱和磁矩增加。掺入Ni后,所有的复合样品的磁电阻下降,这是由于磁性较强的镍层弱化了LCSMO晶界的磁无序状态,增大了相邻LCSMO颗粒的间距,弱化了相邻LCSMO晶粒之间的强关联作用。
第五章为全文总结。