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钙钛矿锰氧化物中由于存在着复杂的电子、晶格、自旋等相互作用,而且这些相互作用可以人为的根据需要加以改变,因此,该类化合物为人们研究强关联电子体系提供了一个理想的自然实验室,成为凝聚态物理、材料物理等领域的主要研究对象之一。特别是近年来在该类氧化物中发现了具有潜在应用前景的超大磁电阻效应(CMR)
以后,更加激发了人们对它的研究热情。然而,由于这类磁电阻效应主要出现在低温范围(远低于居里温度),且它的大小随温度升高而迅速减小,因而限制了这种磁电阻效应在实际器件中的应用。本论文主要以择优掺杂的锰基钙钛矿氧化物La0.7Ca0.3MnO3为基体,将其与高阻尖晶石结构的MgAl2O4进行复合,通过对它的颗粒边界进行异质改性,从而来改变钙钛矿锰基氧化物La0.7Ca0.3MnO3铁磁颗粒之间的耦合强度,并对铁磁颗粒之间的电、磁输运行为进行了研究。为研制室温附近、较低的外加磁场下具有明显磁电阻效应的磁电阻材料提供实验和理论基础。研究内容如下:
第一章对钙钛矿锰基氧化物的结构、电输运行为与磁性质进行了较全面的概括,在此基础上提出了论文选题目的和研究意义;
第二章详细描述了样品的制备工艺,主要是固相反应法。并对用不同工艺制备的样品进行了分析,力图寻找到我们所需样品的最佳制备工艺;
第三章概述了单相多晶材料La0.7Ca0.3MnO3的基本特征,在此基础上研究了异质相MgAl2O4不同含量对La0.7Ca0.3MnO3电输运行为和磁性质的影响。实验结果表明:与纯La0.7Ca0.3MnO3相比,MgAl2O4几乎没有改变La0.7Ca0.3MnO3的本征金属-绝缘体转变温度TP1,但是却使复合体系又出现一个金属-绝缘体转变峰TP2;考虑到MgAl2O4主要偏析在La0.7Ca0.3MnO3晶界处,我们可以解释这一现象。实验结果同时表明,在较低的掺杂量Tp2随MgAl2O4掺量增大而向低温偏移的速度很快;可是当MgAl2O4掺量较大的时候,偏析在晶界处的异质相就越厚,Tp2随x增大而向低温偏移的速度变的比较慢。比较有趣的低场磁电阻效应在这一复合样品中也被发现。另外,通过扫描电子显微镜和X射线谱分析了异质相MgAl2O4在基体相La2/3Ca1/3MnO3中的分布;
第四章概述了对Al粉掺杂对La0.7Ca0.3MnO3结构和电输运性质的影响进行了研究。
我们发现,随Al掺量的增加,样品的晶格常数和晶胞体积都变小,而且大部分样品的R-T曲线中都有除对应La0.7Ca0.3MnO3金属-绝缘体转变峰外的、较低温度处的第二个转变峰,同时在对应第二个转变峰处有一个较宽温度区域的CMR出现。这些现象都归因于Al3+替代部分Mn3+的结果。另外,XRD结果分析,样品中除了La0.7Ca0.3MnO3相外,也有Al2O3相的产生,这也和MgAl2O4类似,使复合样品有了低场磁电阻效应。
第五章为结论部分。