【摘 要】
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La1-xCaxMnO3陶瓷是众多强关联电子材料中的一种,具有磁阻效应、金属-绝缘转变特性、铁磁-顺磁转变等丰富的物理性质。这类材料可以应用在飞机的记录传感器、磁存储器件、高密度读写磁头、轮船上导航、红外辐射探测器等领域。电阻温度系数（TCR）、磁阻（MR）的是衡量其性能的重要参数之一。目前许多研究者通过掺杂、改变制备工艺等方式来提高其性能。近室温较高的TCR和MR值是研究者主要追求的目标。许多实
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La1-xCaxMnO3陶瓷是众多强关联电子材料中的一种,具有磁阻效应、金属-绝缘转变特性、铁磁-顺磁转变等丰富的物理性质。这类材料可以应用在飞机的记录传感器、磁存储器件、高密度读写磁头、轮船上导航、红外辐射探测器等领域。电阻温度系数（TCR）、磁阻（MR）的是衡量其性能的重要参数之一。目前许多研究者通过掺杂、改变制备工艺等方式来提高其性能。近室温较高的TCR和MR值是研究者主要追求的目标。许多实验结果表明所制备的陶瓷TCR、MR值高,但对应的金属绝缘转变温度（Tp）远离室温;或者Tp接近室温,对应的TCR、MR值较低,以往研究表明La Pb MnO3具有高于室温的Tp。陶瓷烧结温度对其性能具有决定性作用,陶瓷的晶体结构、表面形貌、平均晶粒尺寸等都会受烧结温度的影响。第二相添加会改变陶瓷表面形貌、晶体结构、电学性能等。本文以近室温的La0.72Ca0.28MnO3（LCMO）陶瓷为基础,通过掺杂和改变烧结温度等方法研究能提高陶瓷电学性能的有效途径,具体实验结果如下:使用溶胶凝胶法在1450℃的条件下制备了La0.72Ca0.28-xPbxMnO3陶瓷。实验结果表明陶瓷样品均属于Pnma空间群,正交结构。XPS结果表明Pb是以+2价形式存在陶瓷中。随着Pb（NO3）2掺杂量的增加,Tp增加,从245 K增加到265 K。TCR、MR值先增加后降低,在x=0.03时,达到最大值(TCR=36.5%·K-1、MR=71.5%),即La0.72Ca0.25Pb0.03MnO3（LCPMO）陶瓷电学性能最优。Pb掺杂能提高陶瓷的电学性能,这主要是因为Pb掺杂能够促进晶粒长大,晶界效应减弱,使得电输运性能增加。本文研究了不同烧结温度（1100°C,1200°C,1300°C,1350°C,1450°C）对La0.72Ca0.25Pb0.03MnO3陶瓷的电学性能影响。实验结果表明陶瓷样品均为Pnma空间群,晶体结构为正交结构。随着烧结温度的增加,晶粒尺寸逐渐增加,从1100℃的1.73μm增加到1450℃的64.8μm,Tp总体向着低温方向移动,从270 K降低到253 K。TCR值从5.1%·K-1增加到36%·K-1,MR值从1100℃的37.2%增加到1450℃的71.5%。这些结果表明对于LCPMO陶瓷最优烧结温度是1450℃。实验通过凝胶法制备了LCMO和LCPMO粉末,分别添加Pb O和Ag粉。经过压片、烧结等制备工艺,得到一系列的LCMO:y Pb O和LCPMO:y Ag陶瓷样品。对样品进行不同测试分析。结果表明La0.72Ca0.28MnO3:y Pb O（LCMOP）陶瓷均为Pnma空间群,晶体为正交结构。Pb O添加会使得平均晶粒尺寸增大。XPS结果表明Pb O是以+2价形式存在于LCMOP陶瓷中。随着Pb O的增加,TCR从24.6%·K-1增加到32.8%·K-1,TCR最大值对应的温度（Tk）也增加7 K左右,MR值从原来的47%增加到68.5%。实验证明了Pb O可以提升LCMO电学性能。LCPMO:y Ag陶瓷样品均为钙钛矿结构,Pnma空间群。Ag的添加会影响容忍因子和促进晶粒长大,在晶粒之间形成新的导电通道,有利于双交换作用,使得陶瓷电学性能提高。结合XRD和XPS结果,样品中有Ag以Ag+和单质形式存在。随着Ag添加量增加,TCR值增加先增加后降低,从原来的36.5%·K-1增加到44%·K-1,对应的Tk=251 K;MR从71.5%增加到73.5%,MRmax对应的温度Tm为252.7 K。Pb掺杂La0.72Ca0.28MnO3陶瓷,可以提高陶瓷Tp值,与此同时TCR、MR值也有增加。以往Fe、Co等其他元素掺杂虽然能提高陶瓷TCR、MR值,但会使其相对应的Tp、Tm向低温方向移动,而Sr掺杂虽然会使Tk、Tm向高温方向移动,但是其对应的TCR、MR值会降低。Pb掺杂弥补了以上不足,具有一定的研究意义。同时证明所制备陶瓷在磁存储器件、红外辐射探测器等方面具有应用潜力。
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