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为了研究钙钛矿氧化物奇异的磁性及磁电阻效应,本文利用溶胶-凝胶法和水解法制备了La<,0.67>Ca<,0.33>CoO<,3>(LCCO)系统以及LCCO表面附着铜和锰的氧化物系统。利用X射线衍射(XRD)、同步辐射X射线吸收精细结构(XAFS)的方法并结合样品的磁性和输运性质的测量,研究了样品的晶体结构、局域结构、磁性和磁电阻效应。
我们研究了退火温度对LCCO多晶样品结构和磁性的影响。结构研究表明8000℃和1000%:退火的样品的Co-O-Co网络呈现长程的周期性排列,样品的无序度较小。而1200℃:退火的样品表面的缺陷较多,无序度较大。在T=4K时的磁滞回线测量表明,当磁场降低到5000e时,800℃和1000℃退火的样品的磁化强度随着磁场的降低迅速下降,呈现类似巴克豪森效应的跳跃,而1200℃退火的样品当磁场降低时,没有发现这一突然的下降。我们把这一现象归因于由退火温度不同带来的样品的颗粒大小的不同,体相和表面的相分离,颗粒之间的耦合,以及Co-O-Co网络对磁性的影响。
对于LCCO表面附着铜和锰的氧化物的系统,我们用XRD和xAFS方法结合磁性测量研究了样品的结构和磁性。结构研究表明,表面附着Cu的样品,在颗粒的当中存在一个LCCO的核,部分Cu占据了母体化合物中体相的位置,在核的周围是与铜有关的钙钛矿氧化物。表面附着Mn的氧化物的样品,在颗粒当中也存在一个LCCO的核,几乎全部的Mn占据了母体化合物体相Co的位置,作为一种与Mn有关的钙钛矿附着层,附着在母体化合物的外层。对于表面附着Cu的某种钙钛矿结构的样品,和母体化合物一样,T=4K的磁滞回线当磁场降低到500Oe时,也都表现出一个类似巴克豪森跳跃的突然的下降,而表面附着Mn的某种钙钛矿结构的样品没有发现这一突然的下降。我们基于溶胶凝胶法制备的样品的颗粒大小的不同,体相和表面的相分离,颗粒之间的耦合,以及表面附着层的性质对磁性的影响进行了讨论。
我们还研究了LCCO及其表面附着Cu和Mn的颗粒复合系统的磁电阻效应。研究表明:所有样品在从4K到300K的整个温区在零场和9T的磁场下电阻都随着温度的降低急剧增大,呈现绝缘体行为。对此我们建立了体相电阻和表面电阻串联的模型给予了解释。颗粒表面附着Cu的样品的电阻值和磁电阻值都比母体化合物的要低,而且随着铜层厚度的增加,电阻值是降低的。我们基于铜的引入对颗粒表面的Co-O-Co网络带来的扭曲作用和对颗粒表面比表面积的影响,以及cu本身的属性对电阻的变化进行了解释。我们基于外斯的分了场理论对附着铜后磁电阻减小的现象进行了解释。颗粒表面附着Mn的样品的电阻值和磁电阻值都比母体化合物的要高,而且随着Mn的厚度的增加,磁电阻是减小的。我们同样基于外斯的分了场理论和Mn的引入对自旋极化的电了输运的影响以及磁性的锰离了的厚度对隧穿的影响进行了解犁释。