论文部分内容阅读
钙钛矿型过渡金属氧化物是一种典型的强关联体系材料，由于其具有超导电性、庞磁电阻、显著的热电效应、反常霍尔效应等奇异的物理性质而被广泛的研究。近年来，随着Cu掺杂Sr2YRuO6高温超导特性及锰基钙钛矿型氧化物巨磁阻效应的发现，作为与钙钛矿结构紧密联系的双钙钛矿型过渡金属氧化物（化学通式为A2B′B″O6）越来越受到广泛的关注，成为人们研究的焦点。由于这类材料独具的化学和物理特性，已被广泛的应用于传感器、燃料电池、催化剂、磁-光材料等领域。本论文采用传统的固相反应合成法，成功地制备出一系列双钙钛矿型碲基过渡金属氧化物A2B′TeO6(A=Sr, Ba; B′=Zn, Cu, Co, Ni, Mg),利用XRD、Raman、VSM对其结构和物性进行表征；并采用高压原位技术，包括高压同步辐射X光及高压拉曼光谱研究其高压下的结构稳定性。此外，研究了非磁性离子Zn对Sr2B′TeO6(B′=Cu, Co, Ni)的B位掺杂效应，探究了其晶格结构及磁性的变化。得到如下创新性结果。1)通过群论分析方法，首次指认了实验中得到的四方相结构Sr2CuTeO6、单斜相的Sr2NiTeO6以及六角相结构的Ba2CoTeO6拉曼峰。在Sr2CuTeO6中752cm-1,592cm-1,552cm-1,413cm-1分别为TeO6八面体中的氧对称伸缩振动(υ1),氧非对称伸缩振动(2υ2)及氧弯曲振动(υ5)。对于Sr2NiTeO6，775cm-1,605cm-1,436cm-1,425cm-1,417cm-1分别为TeO6八面体的氧对称伸缩振动(υ1)，氧非对称伸缩振动(υ2)及氧弯曲振动(3υ5)。在Ba2CoTeO6中的747cm-1,736cm-1，645cm-1和545cm-1为TeO6(1)八面体中的2υ1(A1g), υ2(Eg)和υ5(A1g+Eg)模式;674cm-1,593cm-1，402cm-1,392cm-1和377cm-1为TeO6(2)八面体中的υ1(A1g), υ2(Eg)和3υ5(A1g+Eg)模式。2）对Ba2BTeO6(B=Zn, Co, Ni)拉曼峰的研究结果表明：BII阳离子发生改变导致Ba2BTeO6(B=Zn, Ni)的拉曼振动频率变化，其中TeO6(1)中振动频率变化大于TeO6(2)。A2BIIBVIO6型双钙钛矿氧化物的拉曼振动模式，是由BVIO6八面体和B位二价阳离子性质共同决定。3）在对B位掺杂非磁性离子Zn2+体系Sr2Cu1-xZnxTeO6(0≤x≤1)研究发现，随着Zn掺杂量的升高，容忍因子减小，晶格常数a逐渐增大，而晶格常数c逐渐减小，四方相晶格畸变程度减小。而在Sr2B1-xZnxTeO6(B=Co, Ni)体系中，Zn掺杂对其晶体结构的变化没有影响，但导致样品的反铁磁性减弱。4）采用金刚石对顶砧（DAC）高压装置，对制备的Te基双钙钛矿过渡金属氧化物A2BTeO6(A=Sr, Ba; B=Zn, Cu, Co, Ni, Mg)进行了原位高压同步辐射X光及高压拉曼光谱研究。同步辐射X光结果显示样品Sr2ZnTeO6及Ba2BTeO6(B=Zn, Co, Ni)在实验压力范围内，虽然没有发生结构相变，其结构十分稳定，但a轴与c轴的压缩系数不同，具有各向异性压缩性；Sr2MgTeO6在压力为9.7GPa时发生了由立方相（Fm-3m）到四方相（I4/m）的结构相变，该相变是由于MgO6八面体绕c轴发生旋转，晶格畸变程度增加导致的。5）高压拉曼实验结果显示：四方相结构的Sr2BTeO6(B=Zn, Cu)、单斜相结构的Sr2BTeO6(B=Co, Ni)和六角相结构的Ba2BTeO6(B=Zn, Co, Ni),在实验压力范围内均没有发生变化。其中在Sr2BTeO6(B=Zn, Cu)和Sr2BTeO6(B=Co, Ni)晶格结构中，TeO6八面体的对称伸缩振动模式υ1随压力变化最大，TeO6八面体要比BIIO6八面体对压力变化更敏感，而Ba2BTeO6(B=Zn, Co, Ni)在压缩过程中，TeO6(1)八面体的振动模式变化大于TeO6(2)八面体的变化。这一结果与同步辐射X光结果相一致。