电子掺杂锰氧化物La<,1-x>Te<,x>MnO<,3>和Ca<,1-x>Ce<,x>MnO<,3>的物性研究

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在本论文中,我们用溶胶一凝胶法制备了电子(1e)掺杂锰氧化物La1-xTexMnO3(x=0.05,0.1,0.2,0.3)和双电子(2e)掺杂锰氧化物Ca1-xCexMnO3(x=0.05,0.1,0.2,0.3)系列多晶样品,对La1-xTexMnO3系列样品的结构、磁性、电输运、热输运和红外性质进行了系统的研究,并讨论了Ca1-xCexMnO3系列样品的结构、磁性和电输运性质。 La1-xTexMnO3系列样品的XRD结果表明各样品无杂相,为空间群R3c的菱面体结构。从样品的M-T曲线观察到,随着Te掺杂量的增加居里温度先升高(0.05≤x≤0.2)后降低(x=0.3)。Te掺杂量较低的两样品(x=0.05,0.1)的电阻率与温度关系没有表现出金属导电性质;而掺杂量较高的两样品(x=0.2,0.3)的电阻率曲线中观察到了明显的金属一绝缘体转变现象,其转变温度与居里温度接近,并且在30 kOe磁场下居里温度附近的庞磁电阻值可高达59%(x=0.2,249K)和56%(x=0.3,245 K)。在零磁场下,Te掺杂量为0.2和0.3样品的热电势峰值分别为32.6μV/K(T=245.5 K)和21.5μV/K(T=246.2 K),当温度从居里温度开始降低时,热电势值迅速减小;并且在70 kOe强磁场下居里温度附近的磁热电势值高达70%。在低温时,由于强烈的声子-声子倒逆散射,.随着温度的升高热导率的增加受到抑制,而温度升高到居里温度后热导率又开始增大。由红外数据获得的相对有效载流子数目n*eff随温度的变化与电阻率随温度的变化一致,Te掺杂量为0.05样品的n*eff随着温度的升高单调增加,而掺杂量为0.3样品的n*eff在居里温度附近突然减小。 Ca1-xCexMnO3系列样品的XRD结果表明,随着Ce掺杂量的增加样品的晶体结构由正交结构(x≤0.1)变为单斜晶系结构(x≥0.2)。对样品的磁性研究发现,Ce掺杂量为0.1,0.2样品的M-T曲线表现出了电荷有序的宽转变峰特征,电荷有序温度分别为173 K和256 K。电阻率与温度的关系表明在整个测量范围内,各样品都表现为绝缘体的导电性质,电阻率随温度升高单调减小;并且Ce掺杂量为0.1和0.2的样品,在电荷有序温度附近出现了一磁电阻峰。Ca0.95Ce0.05MnO3的电阻率与磁场的关系曲线形如“蝴蝶”双翅,这与自旋相关的隧穿机制有关。
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