论文部分内容阅读
二氧化铬（CrO2）具有优异的铁磁性能和高的自旋极化率,受到科研人员的广泛关注。然而CrO2在常温常压下处于亚稳状态,很容易分解为Cr2O3,因此制备CrO2纯相不是一件容易的事。寻找一种简单、高效的方法制备Cr O2具有特别重要的意义。氮化锰根据氮含量的不同具有多种物相和特殊的磁性能。氮化锰通常是利用氮气或者氨气在常压下对金属锰进行渗氮处理制备得到。有关研究氮气压力对氮化锰制备及其磁性能影响的报道很少。我们前期自主研制一套泵增压高气压热处理装置,工作气压可达100 MPa。本论文利用自行设计的高气压热处理装置,制备了CrO2微米粉体、CrO2/Cr2O3纳米颗粒及氮化锰粉体,分别研究了其物相、形貌和磁性能,具体内容如下:1、以CrO3为原料,在40 MPa高氧压下、410℃热处理7h,成功地合成了CrO2微米颗粒。扫描电子显微镜图片显示CrO2的形貌为长方体形状、大小为5-7μm。室温下CrO2微米颗粒表现出优异的铁磁性能,其饱和磁化强度为98.7Am2/Kg,矫顽力为62.5Oe,居里温度为383K。对CrO2的磁热效应进行研究,发现CrO2具有二级磁相变,其在1.5T的磁场下最大磁熵变△SM=2.83J.kg-1.K-1,相对制冷能力RCP=86.1J/Kg,在高温下显示出良好的磁热效应。2、激光烧蚀法制备了Cr2O3纳米颗粒,然后分别将其在空气中和40 MPa的高压氧气下进行退火。空气中退火后样品的物相没有发生变化,但其XRD衍射峰宽变窄,表明Cr2O3纳米颗粒的结晶性变好。TEM透射图片显示其粒子的大小为30-50nm。测量其低温磁性能,发现在60K温度下样品具有小的磁滞和交换偏置,其中交换偏置的量为11mT。高压氧下退火后样品物相中出现CrO2相,且CrO2的量随着退火时间的增加而增多。研究了其磁性能,发现样品的饱和磁化强度增大,但其交换偏置效应减弱。3、利用气-固相反应,研究了氮气压力的具体变化对制备氮化锰的影响,包括样品的物相、形貌及磁性能。在其他因素（温度、时间）不变的情况下,随着氮气压力的增大样品中出现氮含量更高的氮化锰相。不同氮气的压力下合成的氮化锰相,其晶格参数不同。扫描电子显微镜图片显示氮气压力对制备氮化锰相的形貌没有太大的影响。测量样品的磁性能,发现不同氮气压力下合成的e-Mn4N具有较大的矫顽力,反铁磁性氮化锰（z-Mn6N2.58,η-Mn3N2）表现出铁磁性。